已知的美颌龙标本是两个接近完整的骨骼,一个标本是从德国发现长约89厘米,另一个标本则是从法国发现长约125厘米。德国标本(编号BSP AS I 563)是于1850年代在巴伐利亚的索侯芬石灰岩中被发现。索侯芬石灰岩亦发现了一些完好的化石,如始祖鸟仍有羽毛轮廓及一些提通阶时期的翼龙目仍有翼膜铭刻。约翰·A·瓦格纳(Johann A. Wagner)于1859年概略的描述了这个标本,于1861年才进行详细的描述,并命名了长足美颌龙(Compsognathus longipes)。于1868年初,托马斯·亨利·赫胥黎假定这个标本是与恐龙有亲缘关系,而于1896年,奥塞内尔·查利斯·马什确认这些化石为恐龙的成员。约翰·奥斯特伦姆(John Ostrom)于1978年详细的重新描述这个物种,令它成为当时最知名的细小兽脚亚目。德国标本现时在德国慕尼黑的巴伐利亚国家古生物和地质收藏馆中展览。
较大的法国标本(编号MNHN CNJ 79)是于1972年在法国东南部近尼斯发现的。它的年代定于提通阶。虽然它原先被命名为另一物种的Compsognathus corallestris,但于1991年被定为长足美颌龙的另一个标本。细小的德国标本被认为是长足美颌龙的幼龙。于1983年,巴黎的国立自然历史博物馆得到了这个法国标本。
之后,化石收集者Heinrich Fischer在索侯芬石灰岩层发现的部份脚掌,曾被认为是属于长足美颌龙。后来的研究推翻了这个主张,包含约翰·奥斯特伦姆在内。德国古生物学家弗雷德里克·冯·休尼(Friedrich von Huene)则维持新标本属于美颌龙的意见。此外在1998年,Jens Zinke将发现于葡萄牙的49颗牙齿化石编入此属,地质年代为启莫里阶。由于牙齿的锯齿状边缘,这些牙齿化石不是列入长足美颌龙,而是列为美颌龙属的未命名种(Compsognathus sp.)。
在1997年,Virginia Morell将中华龙鸟列为美颌龙的一个种,成为原始美颌龙(Compsognathus prima)但并没有被普遍接纳。
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