Budowa thumb|left|200px|Skamieniała czaszka welociraptora Welociraptor nie należał do dużych dinozaurów. Osiągał zaledwie 100 cm wzrostu, ok. 170 cm długości i 20 kg wagi. Mimo swoich niewielkich rozmiarów był groźnym łowcą. Welociraptor miał przede wszystkim podobnie jak inne dromeozaury i troodony stosunkowo pokaźny mózg. Jego współczynnik encefalizacji (EQ) był równy 5. Dla porównania EQ człowieka wynosi 7, bambiraptora 12,5–13,8 a troodona 6,5. Czaszka welociraptora była uzbrojona w ostre zęby. Dłoń welociraptora była długa i uzbrojona w trzy ostre pazury. Pod względem giętkości ręka welociraptora przypominała ramiona jego bliskich krewnych – ptaków. Stopy welociraptora były trójpalczaste. Na każdej z nich znajdował się mierzący około 12 cm sierpowaty szpon. Najprawdopodobniej służył on do zadawania ofierze śmiertelnego ciosu. Rozbudowane powierzchnie stawowe paliczków usprawniały działanie mięśni odwodzących palce, które podczas chodu były unoszone. Taki sposób lokomocji potwierdzają też liczne tropy. Ogon welociraptora posiadał charakterystyczną budowę. Niektóre wypustki i podpórki kręgów ogonowych były nadzwyczaj wydłużone, co zapewniało równowagę w czasie szybkiego biegu, a szczególnie podczas ostrych zakrętów.