Dimorphodon is een van die dieren die eruit ziet alsof hij verkeerd uit de doos is geassembleerd: zijn kop was veel groter dan die van andere pterosauriërs, zelfs bijna-tijdgenoten zoals Pterodactylus, en lijkt te zijn geleend van een grotere, terrestrische theropod-dinosaurus en geplant op het einde van zijn kleine, slanke lichaam. Even belangrijk als paleontologen, deze midden- tot late Jura-pterosaurus had twee soorten tanden in zijn snavelvormige kaken, langere voor (vermoedelijk bedoeld om zijn prooi vast te houden) en kortere, plattere achteraan (vermoedelijk om deze prooi in te malen tot een gemakkelijk doorgeslikte brij) - vandaar de naam Grieks voor "twee tandvormen".
Dimorphodon is relatief vroeg in de paleontologische geschiedenis ontdekt, in het begin van de 19e eeuw in Engeland door de amateur-fossielenjager Mary Anning, en heeft zijn deel van controverse veroorzaakt omdat wetenschappers geen evolutiekader hadden waarbinnen ze het konden begrijpen.
Bijvoorbeeld, de beroemde (en notoir chagrijnige) Engelse natuuronderzoeker Richard Owen stond erop dat Dimorphodon een terrestrische viervoetige reptiel was, terwijl zijn rivaal Harry Seeley een beetje dichter bij het doel was, speculerend dat Dimorphodon misschien op twee benen had gelopen. Het duurde jaren voordat wetenschappers zich realiseerden dat ze te maken hadden met een gevleugeld reptiel.
Ironisch genoeg kan het volgens het laatste onderzoek toch zo zijn dat Owen gelijk had. De groothoofdige Dimorphodon lijkt simpelweg niet te zijn gebouwd voor een duurzame vlucht; hooguit was hij misschien in staat om onhandig van boom naar boom te fladderen of kort met zijn vleugels te klapperen om aan grotere roofdieren te ontsnappen.
Dit kan een vroeg geval van secundaire vluchteloosheid zijn geweest, omdat een pterosaurus die tientallen miljoenen jaren leefde voordat Dimorphodon, Preondactylus, een volleerd vlieger was. Bijna zeker was Dimorphodon, naar zijn anatomie te oordelen, beter in bomen klimmen dan glijden door de lucht, waardoor het het Jura-equivalent van de hedendaagse vliegende eekhoorn zou worden. Om deze reden geloven veel experts nu dat Dimorphodon op terrestrische insecten leefde in plaats van een pelagische (oceaan-vliegende) jager van kleine vissen te zijn.