La specie tipo (O. velox) venne descritta nel 1890 daOthniel Charles Marsh, sulla base di un piede e una mano parziale proveniente dalla Formazione Denver, del periodomaastrichtiano. Il fossile appartenente a questo genere meglio conservato è stato ritrovato inCanada, appartenente alla seconda specieO. edmontonicus, di cui si sono ritrovati diversi scheletri.
Ornithomimus era undinosauro particolarmente agile, con vista ed intelligenza sviluppata. Lungo tra i 4 ed i 5,5 metri, insieme aGallimimus era uno dei più grandi rappresentanti degli ornitomimidi. Le zampe, lunghe e muscolose, erano particolarmente adatte alla corsa, un po' come negli attuali struzzi. L'ornitomimo aveva un cranio piccolo, il collo lungo e sottile e le ossa piuttosto leggere. Alcune prove fossili, inoltre, hanno dimostrato che questo animale possedeva uno strato di piume o protopiume.
Come tutti gli altri ornithomimidi, tutte le specie scritte aOrnithomimus sono caratterizzate da piedi con tre dita, lunghe braccia snelle, lunghi colli da uccello che sorreggevano una piccola testa con un becco sdentato. Sulle zampe posteriori l'Ornitomimus possedeva artigli piatti e stretti, con cui faceva presa sul suolo: in tal modo evitava di scivolare durante la corsa. La velocità serviva soprattutto per la fuga, l'Ornithomimus era infatti una preda ideale per molti dinosauri carnivori coevi, non tutti dei grandi scattisti. A differenza dellostruzzo odierno, l'Ornitomimus possedeva una lunga coda, che raggiungeva i 2 m di lunghezza ed era pertanto più della metà dell'intera lunghezza dell'animale. La coda, utilizzata come bilanciere tenendola orizzontalmente rispetto al corpo, era comunque molto meno flessibile del collo. Il cervello degli ornithomimidi in generale erano molto grandi per i dinosauri non aviani, ma questo potrebbe non essere necessariamente un segno di spiccata intelligenza; alcuni paleontologi ritengono che le porzioni ingrandite del cervello erano adibite al coordinamento cinetico.
Le due specie diOrnithomimus differiscono in termini di dimensioni. Nel2010 Gregory S. Paolo stimò la lunghezza diO. edmontonicus 3,8 metri per un peso di 170 chilogrammi. Uno dei suoi campioni , CMN 12228 , conserva unfemore ( osso della coscia) di 46,8 centimetri di lunghezza.O. velox, invece, era di dimensioni inferiori. Considerando che l'olotipo diO. edmontonicus, CMN 8632 , conserva un secondometacarpo lungo 84 millimetri , lo stesso elemento diO.velox misura solo 53 millimetri.
Fossile diO. edmontonicus esposto al Royal Tyrrell Museum
Nel1995, nel2008 e nel2009, furono scoperti tre campioni fossili appartenenti adO. edmontonicus, in cui vi erano evidenti tracce di piume. I fossili appartengono a due adulti con lunghepiume sulle braccia e un giovane che presenta una sorta di piumino lanuginoso che gli ricopriva il dorso, le gambe e il collo. Uno studio del 2012, su questi fossili, ha concluso che l'O. edmontonicus era coperto di piume in tutte le fasi della crescita, e che solo gli adulti avevano strutture alari complesse, suggerendo che le ali si siano evolute come display per l'accoppiamento.[1] Nel 2014, il paleontologo Christian Foth e altri colleghi decretarono che non c'erano abbastanza prove per indicare con certezza che le piume degli arti anteriori dell'Ornithomimus fossero necessariamenteremiganti, affermando che le piume che adornavano le braccia dell'animale dovevano essere penne monofilamentose, simili a quelle presenti sul resto del corpo, solo un po' più lunghe, come nei modernicasuari.[2] Uno studio del 2015, condotto da Aaron van der Reest, Alexander Wolfe e Philip Currie su un esemplare rinvenuto nel 2009, ha dimostrato la presenza di tegumenti filamentosi riconducibili a piume filiformi. Scoperto nel Dinosaur Provincial Park, inAlberta, questo esemplare mostra una copertura dipiume filiformi che correvano lungo il collo, torace, schiena e lungo la coda. Sulle zampe invece sono state scoperte zone di tegumento dipellesquamosa. Probabilmente la copertura di piume si estendeva lungo parte del collo, lungo la schiena ed il torace, ricoprendo anche gli arti anteriori, e lungo la coda mentre le gambe era nude come nei modernistruzzi, in modo da facilitare la dispersione del calore dell'animale durante la corsa.[3]
La storia della classificazione diOrnithomimus e degli ornithomimidi in generale è stata sempre molto complicata. La specie tipo ,Ornithomimus velox , è stata descritta per la prima volta daOthniel Charles Marsh nel1890, sulla base degli olotipiYPM 542 eYPM 548, comprendenti, rispettivamente, i resti parziali di uno degli arti posteriori un arti posteriori e un arto anteriore ritrovato il 30 giugno1889 da George Lyman Cannon nella formazione di Denver, inColorado. Allo stesso tempo, Marsh descrisse altre due specie:Ornithomimus tenuis , sulla base del campioneUSNM 5814, eOrnithomimus grandis, entrambi costituiti da fossili frammentari, trovati daJohn Bell Hatcher, inMontana, anche se oggi sappiamo che si tratta di fossili di tirannosauroide. In un primo momento Marsh descrisseOrnithomimus, come facente parte della famiglia degli ornithopodi, ma ciò venne corretto quando Hatcher trovò uno scheletro diOrnithomimus parziale, nelWyoming, che Marsh nominò comeOrnithomimus sedens, nel 1892. Anche in questo caso si tratto di un errore di classificazione in quanto le ossa trovate (rappresentate da un metatarso) appartenevano in realtà ad unAlvarezsauridae.
Una sesta specie,Ornithomimus altus , venne descritta nel 1902 daLawrence Lambe, basandosi sul campioneCMN 930, composto da arti posteriori ritrovati nel 1901 inAlberta, ma questi resti furono rinominati nel1916 come un genere a parte,Struthiomimus, daHenry Fairfield Osborn. Nel 1920Charles Whitney Gilmore scambiò una nuova specie ,Ornithomimus affinis, perDryosaurus grandis, sulla base di materiale incompleto. Nel 1930 Loris Russell rinominòStruthiomimus brevetertius eStruthiomimus Samueli comeOrnithomimus brevitertius eOrnithomimus Samueli. Lo stesso anno,Oliver Perry Hay rinominòAublysodon Mirandus inOrnithomimus Mirandus, oggi visto come unnomen dubium. Nel1933 William Arthur Parks ricostruì un Ornithomimus elegans, con osso che oggi sappiamo appartenere aChirostenotes oElmisaurus. Quello stesso anno, Gilmore descrisseOrnithomimus asiaticus, con del materiale ritrovato nellaMongolia Interna.
Anche nel 1933, Charles Mortram Sternberg descrisse la specieOrnithomimus edmontonicus per uno scheletro quasi completo ritrovato nella formazione Horseshoe Canyon, inAlberta.
In un primo momento era comune la tendenza di nominare ogni nuova scoperta di ornithomimosauria, come una specie diOrnithomimus. Negli anni sessanta, questa tendenza era ancora fortemente seguita come è dimostrato dal fatto che Oskar Kuhn rinominòMegalosaurus lonzeensis inOrnithomimus lonzeensis (oggi inteso come un artiglio diabelisauride), e Dale Russell nel1967 ribattezzòStruthiomimus currellii eStruthiomimus ingens inOrnithomimus currellii eOrnithomimus ingens. Allo stesso tempo era comune che il materiale non consideratoOrnithomimus veniva subito ascritto al genere"Struthiomimus". Per risolvere questa confusione scientifica e testare la separazione traOrnithomimus eStruthiomimus , nel 1972 Dale Russell pubblicò uno studio di morfometrica che mostrava che le differenze statistiche in alcune proporzioni potrebbero essere state utilizzate per distinguere i due generi. Ha concluso cheStruthiomimus eOrnithomimus erano entrambi generi validi. Russell riconobbe quindi due specie,Ornithomimus velox eOrnithomimus edmontonicus, anche se ha avuto dei problemi nel distinguere le due specie. LoStruthiomimus currellii fu considerato un esemplare giovane diOrnithomimus edmontonicus. Tuttavia, Russell interpretò i dati indicando che molti esemplari non potevano essere indicati comeOrnithomimus oStruthiomimus, perciò creò due nuovi generi. Il primo fuArchaeornithomimus a cui furono assegnate le specieOrnithomimus asiaticus eOrnithomimus affinis, che diventaronoArchaeornithomimus asiaticus eArchaeornithomimus affinis. Il secondo genere fuDromiceiomimus a cui furono assegnate diverse ex specie diornithomimus, tra cuiOrnithomimus brevitertius eOrnithomimus ingens, che diventarono cosìDromiceimimus brevitertius. Russel rinominò ancheOrnithomimus samueli che divenne in seguitoDromiceiomimus samueli.
Il primo fossile diOrnithomimus mai ritrovato era costituito da due tibie provenienti dalla formazione Navesink, nelNew Jersey, all'epoca conosciuti come fossili diCoelosaurus antiquus, ma successivamente riclassificate comeOrnithomimus. Le tibie sono state prima rinominate comeOrnithomimus antiquus nel1979 da Donald Baird eJack Horner. Normalmente, questo avrebbe fatto del genereOrnithomimus unsinonimo diCoelosaurus, ma Baird e Horner scoprirono che il nome "Coelosaurus" era già occupato da unnomen dubium basato su un'unica vertebra, chiamata appuntoCoelosaurus daRichard Owen nel1854. A partire dal 1997, Robert Sullivan consideròO. velox eO. edmontonicus come sinonimi diO. antiquus.
Nel 1988Gregory S. Paul rinominòGallimimus bullatus inOrnithomimus bullatus. Ciò non venne accettato da molti suoi colleghi e attualmente il nome non è usato neanche da Paul stesso.
Anche dopo lo studio di Russell , vari ricercatori hanno trovato disaccordo nel classificare tutte queste specie diOrnithomimus. Nel2004, Peter Makovicky , Yoshitsugu Kobayashi ePhil J.Currie hanno studiato 1.972 statistiche proporzionali di Russell, rianalizzandole in base alle scoperte di nuovi esemplari. Essi hanno concluso che non vi era alcuna giustificazione per separareDromiceiomimus daOrnithomimus, rilevando cheDromiceiomimus deve pertanto essere considerato un sinonimo diO. edmontonicus. Tuttavia, essi non compresero le specieO. velox, in questa analisi . La stessa squadra ha sostenuto ulteriormente la sinonimia traDromiceiomimus eO. edmontonicus in una conferenza nel2006 con laSocietà di Paleontologia dei Vertebrati ed il loro parere è stato ulteriormente sostenuto in un articolo di Nicholas Longrich nel2008. La squadra di Makovicky, considerò ancheDromiceiomimus samueli essere un sinonimo diO. edmontonicus.
OltreO. edmontonicus risalente ai primi anni delmaastrichtiano, altre due specie sono attualmente considerate possibilmente valide.O.sedens è stato nominato da Marsh nel 1891 da resti parziali trovati nella Formazione Lance delWyoming, solo un anno dopo la descrizione diO. velox . Dale Russell , nella sua revisione del1972, non ha potuto stabilire a quale genere in realtà apparteneva, anche se ha ipotizzato che possa essere un intermedio traStruthiomimus eDromiceiomimus.
Scheletro diOrnithomimus al Canadian Museum of Nature
La dieta dell'Ornithomimus è tuttora incerta, probabilmente era onnivoro con una prevalenza vegetariana nella dieta. È probabile che si servisse dei lunghi arti anteriori per afferrare e abbassare i rami, raggiungendo così le bacche e i germogli più alti. Fornito di vista acuta e di buona velocità, l'Ornitomimus poteva anche predare piccole lucertole e insetti, che catturava con il becco corneo e privo di denti, inghiottendoli a pezzi.
L'Ornithomimus aveva lunghe gambe chiaramente adatte per una locomozione rapida, con latibia circa 20% più lunga delfemore. Le grandi orbite suggeriscono un senso visivo molto sviluppato, e suggerisce la possibilità che questi animali fossero in parte notturni.