El cráneo de Dimorphodon estaba intensamente fenestrado, con grandes aberturas que reducían su masa sin eliminar completamente la resistencia estructural. La narina externa y la fenestra anteorbital permanecían separadas, condición característica de muchos pterosaurios basales. La órbita era grande y la mandíbula relativamente profunda. Su dentición sugiere una alimentación oportunista basada en pequeños vertebrados e invertebrados, aunque la dieta exacta sigue siendo discutida. La combinación de dientes de tamaños diferentes indica que distintas regiones de la mandíbula podían cumplir funciones complementarias durante la captura y manipulación del alimento.
En el esqueleto postcraneal destacan la cola elongada, reforzada por estructuras vertebrales, y las alas sostenidas por un cuarto dedo extraordinariamente alargado. La cola probablemente contribuía al control aerodinámico, mientras las membranas alares proporcionaban sustentación durante el vuelo. Sin embargo, Dimorphodon no debe imaginarse simplemente como un planeador torpe: los pterosaurios eran vertebrados capaces de vuelo activo. Su combinación de cráneo voluminoso, cola larga, extremidades adaptadas y membranas de vuelo permite reconocer la condición anatómica de los pterosaurios tempranos, anterior a la reducción caudal y al alargamiento extremo del rostro característicos de muchos pterodactiloideos.
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