Medía 2 metros de longitud. Los expertos suelen comparar los dinosaurios del grupo de los ornitomímidos con aves de la fauna actual, como el avestruz y el emú. Tenía una bolsa en la garganta, como los pelícanos actuales, de los que tomó su nombre. La bolsa no es el único rasgo curioso de este animal. Es además el ornitomímido más antiguo descubierto hasta la fecha, antes que el resto de los dinosaurios imitadores de aves que vivieron hacia el final de la Era de los Dinosaurios.

Sus restos fósiles fueron encontrados en España, y es el primer dinosaurio imitador de aves hallado en Europa. La mayoría de los ornitomímidos se han descubierto en América del Norte. Los restos fósiles del Pelicanimimus encontrados indican que tenía una pequeña cresta en la cabeza. Los científicos descubrieron impresiones de su piel en las rocas que rodeaban los huesos fosilizados.

Los expertos quedaron fascinados por la forma de la garganta. Después de estudiar las rocas atentamente, decidieron que el dinosaurio tenía en la garganta una bolsa parecida a la de los pelícanos actuales. Presentaba una diferencia importante respecto a otros dinosaurios imitadores a aves, como el Ornithomimus. Este dinosaurio tenía un pico sin dientes, mientras que las mandíbulas largas y estrechas del Pelicanimimus estaban erizadas por 220 dientes minúsculos.

El hecho que los tuviera indicó a los expertos que era un ornitomímido bastante primitivo. Ningún fósil de dinosaurio imitador de aves, de finales del Cretácico, mucho después que el Pelicanimimus se extinguiera, tenía dientes en las mandíbulas. Los expertos no saben por qué evolucionaron los ornitomímidos perdiendo los dientes. Quizá se debió a que su dieta cambió y ya no necesitaban cazar o masticar la comida. ¿Qué y de qué manera comía este dinosaurio? Nadie lo sabe con seguridad, pero los expertos creen que se alimentara de pequeños animales.

Quizás usaba la bolsa de la garganta como el pelícano actual. Éste almacena pescado semidigerido en su bolsa, y así puede alimentar a sus crías más tarde. Los expertos no saben si este dinosaurio comía pescado, pero es posible que usara la bolsa de la garganta como despensa. Los científicos piensan que se alimentaba de pequeños animales. Probablemente los atrapaba con sus garras afiladas y después los masticaba con sus hilera de dientes. La bolsa de la garganta podría servir para almacenar una pequeña reserva de alimentos. El Pelicanimimus tenía tres dedos con garras curvas en cada pata delantera. Posiblemente los usaba para sujetar con firmeza sus presas, o incluso para cavar en busca de comida.