方骨后倾约120°；下颌愈合部分较短（小于下颌总长度的25%）；颈椎较其他喙嘴龙类加长，颈肋缩减；翼掌骨长度约为翼指骨第一指节的一半；翼指骨第一指节较第四指节短等。
同时，悟空翼龙科的5个成员还各自具有一些特征使它们相互区别，如李氏悟空翼龙的前颌骨第一对牙齿突出于齿骨之外，并近于垂直；牙齿呈短而尖的圆锥形；髂骨前髋臼部分缩减；第五趾第二趾节加长且强烈弯曲达70°。达尔文翼龙属的头骨后端加长；前颌骨具有始于鼻眶前孔前端的骨质头饰，头饰上端呈锯齿状；鼻骨突较细；髂骨前髋臼部分加长。其中，模块达尔文翼龙的头骨后部较玲珑塔达尔文翼龙长，并且牙齿之间距离较大；玲珑塔达尔文翼龙的颧骨的泪骨突相对较细；鼻骨上具有圆形小孔；第五趾第二趾节的弯曲度约为115°。中国鲲鹏翼龙的头骨后部较圆；颧骨的泪骨突相对较粗；前颌骨不具骨质头饰；额骨顶部具软组织头饰；鼻骨上具有椭圆形小孔，小孔长轴近垂直；第五趾第二趾节的弯曲度约为137°；第五趾第二趾节较悟空翼龙科其他成员短。潘氏长城翼龙虽然是一件未成年个体，又缺失头骨，但根据其加长的颈椎、翼指骨第一指节较第四指节短和长尾等特征明显属于悟空翼龙科的成员。
悟空翼龙科这一全新的翼龙类群的发现和研究，填补了翼龙演化史上缺失的重要一环。该科成员同时具有喙嘴龙类和翼手龙类的特征，为研究翼龙从原始的喙嘴龙类向进步的翼手龙类演化提供了极其重要的化石证据。同时，对于改进和完善传统的翼龙分类系统也具有重要意义。