Figura. El cráneo de Compsognathus

 El cráneo de Compsognathus longipes era pequeño, alargado y de construcción ligera, adecuado para un terópodo de tamaño reducido y movimientos rápidos. Presentaba una órbita proporcionalmente grande, una fenestra anteorbital bien desarrollada y otras aberturas que disminuían la masa total del cráneo sin eliminar su resistencia. El hocico era relativamente estrecho y bajo, mientras la región posterior proporcionaba espacio para la musculatura mandibular. Esta arquitectura corresponde a un animal especializado en capturar presas pequeñas, más que en soportar grandes fuerzas de mordida.

La dentición estaba formada por numerosos dientes pequeños, puntiagudos y ligeramente recurvados. Los dientes anteriores eran particularmente finos, mientras los posteriores mostraban una morfología algo más robusta. A diferencia de los dientes gruesos de grandes depredadores como Tyrannosaurus rex, los de Compsognathus estaban mejor adaptados para perforar, sujetar y desgarrar tejidos blandos. La mandíbula inferior era estrecha y relativamente delicada, coherente con una estrategia alimentaria basada en ataques rápidos contra pequeños vertebrados. La presencia de restos de lagartos en la región abdominal de ejemplares fósiles proporciona además evidencia directa de una dieta carnívora.

Desde una perspectiva evolutiva, el cráneo de Compsognathus representa una condición de coelurosaurio pequeño y grácil, anterior a muchas de las especializaciones observadas en otros linajes derivados. Conservaba el patrón básico del cráneo terópodo fenestrado, pero combinado con reducción del tamaño, rostro fino y dentición especializada en presas pequeñas. Su configuración permite comprender cómo algunos coelurosaurios siguieron estrategias de depredación ligera y rápida, mientras otros desarrollaron posteriormente picos, pérdida de dientes, cráneos más profundos o adaptaciones hacia dietas omnívoras y herbívoras.