Pióra U holotypu zachowały się jedynie odciski piór, przez co ich dokładna struktura nie mogła zostać zbadana, podczas gdy u LPM-B00169 – niemal całe upierzenie. Pióra pokrywały zarówno przednie, jak i tylne kończyny anchiornisa, sprawiając, że podobnie jak Microraptor miał on dwie pary skrzydeł. Na przednich skrzydłach znajdowało się 11 lotek pierwszego rzędu i 10 – drugiego. Ich budowa i wielkość były zbliżone, w przeciwieństwie do piór mikroraptora, którego lotki pierwszego rzędu były większych rozmiarów niż drugorzędowe, miały też większe stosiny oraz asymetryczne chorągiewki. Pióra pokrywały także kończyny tylne anchiornisa – na wysokości piszczeli znajdowało się 12–13 piór, a śródstopia – 10–11. Bardzo krótkie pióra znajdowały się na paliczkach – Anchiornis jest pierwszym prehistorycznym zwierzęciem, u którego stwierdzono obecność takiej cechy. Resztę ciała pokrywało upierzenie puchowe, jedynie w tylnej części ogona znajdowały się sterówki. W 2019 roku wykazano, że pióra były zbudowane z beta-kreatyny i alfa-keratyny, ale przeważała alfa-keratyna.