Mẫu vật được khai quật tại khu hoá thạch Hermiin Tsav ở Mông Cổ vào năm 2008 như một phần của “Hành trình tìm kiếm Khủng long quốc tế Hàn Quốc – Mông Cổ”. Từ thời điểm ấy nó được cất giữ cùng hàng trăm mẫu vật hoá thạch khác trong lúc chờ các chuyên gia nghiên cứu.
Các nhà khoa học nhận thấy mẫu vật đã được bảo quản tốt, gần như là hoàn chỉnh, bao gồm hầu hết hai chi sau, một trong các chi trước, hầu hết hộp sọ và cột sống. Nó cũng có một cái miệng đầy đủ răng. Bộ xương của nó có hình dáng tương tự như nhiều loài chim nước hiện đại với hình dáng đẹp, cho thấy con vật này sống ở trên hoặc gần mặt nước và kiếm ăn xa bờ.
Một lưu ý thú vị khác là xương sườn của nó hướng về phía đuôi, thêm một đặc điểm trùng với loài chim nước, nhưng nó không phải là chim, không hề có dấu hiệu của đôi cánh. Hình dạng tổng thể của bộ xương nói lên một điều khá chắc chắn rằng con vật này không dùng các chi trước để di chuyển, khiến nó có dáng đi giống với chim cánh cụt.
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy con khủng long này thuộc họ Therapod và chưa từng được phát hiện trước đây. Do đó nó đại diện cho một loài mới. Các nhà nghiên cứu đã đặt tên cho nó là Natovenator polydontus, tạm dịch là “Thợ săn biết bơi và có rất nhiều răng”. Họ cho rằng nó gần giống với Halszkaraptor – một chi khủng long không phải chim khác cũng sống tại nơi bây giờ là lãnh thổ của Mông Cổ.
Hoá thạch khủng long Natovenator polydontus được tìm thấy trong một khối đá có niên đại từ Kỷ Phấn Trắng (100 đến 66 triệu năm trước). Các nhà nghiên cứu cho rằng loài khủng long này thích nghi với lối sống bán thuỷ sinh tương tự như các loài chim nước hiện đại, mặc dù nó có số lượng răng lớn, chứng tỏ rằng chế độ ăn đa dạng hơn.