Dimorphodon ist eines dieser Tiere, das so aussieht, als wäre es aus der Schachtel heraus falsch zusammengesetzt worden: Sein Kopf war viel größer als der anderer Flugsaurier, selbst von Zeitgenossen wie Pterodactylus, und scheint von einem größeren terrestrischen Theropodendinosaurier und geliehen worden zu sein am Ende seines kleinen, schlanken Körpers gepflanzt. Von gleichem Interesse für Paläontologen, hatte dieser mittel- bis spätjurassische Flugsaurier zwei Arten von Zähnen in seinen Schnabelkiefern, längere vorne (vermutlich um seine Beute festzuhalten) und kürzere, flachere hinten (vermutlich um diese Beute zu zermahlen) ein leicht zu schluckender Brei) - daher der Name, griechisch für "zwei Zahnformen".
Dimorphodon wurde relativ früh in der paläontologischen Geschichte entdeckt, im frühen 19. Jahrhundert in England von der Amateur-Fossilienjägerin Mary Anning. Es hat zu einigen Kontroversen geführt, da die Wissenschaftler keinen Evolutionsrahmen hatten, um dies zu verstehen.
Zum Beispiel bestand der berühmte (und notorisch launische) englische Naturforscher Richard Owen darauf, dass Dimorphodon ein terrestrisches vierfüßiges Reptil sei, während sein Rivale Harry Seeley der Marke etwas näher kam und spekulierte, dass Dimorphodon auf zwei Beinen gelaufen sein könnte. Es dauerte Jahre, bis die Wissenschaftler erkannten, dass es sich um ein geflügeltes Reptil handelte.
Ironischerweise könnte es nach neuesten Erkenntnissen doch so sein, dass Owen Recht hatte. Der großköpfige Dimorphodon scheint einfach nicht für einen dauerhaften Flug gebaut worden zu sein. höchstens war es möglich, ungeschickt von Baum zu Baum zu flattern oder kurz mit den Flügeln zu schlagen, um größeren Raubtieren zu entkommen.
Dies mag ein früher Fall von sekundärer Flugunfähigkeit gewesen sein, da ein Flugsaurier, der zig Millionen Jahre lebte, bevor Dimorphodon, Preondactylus, ein erfolgreicher Flieger war. Zweifellos war Dimorphodon, gemessen an seiner Anatomie, mehr im Klettern von Bäumen als im Gleiten durch die Luft, was es zum jurassischen Äquivalent des heutigen fliegenden Eichhörnchens machen würde. Aus diesem Grund glauben viele Experten, dass Dimorphodon sich von Landinsekten ernährt hat, anstatt ein pelagischer (ozeanisch fliegender) Jäger von kleinen Fischen zu sein.