老的棘龙科化石可追溯至侏罗纪中期。牠们的共同特征包含长而狭窄、鳄鱼状的头骨；半圆形牙齿，边缘的锯齿状从细到无；吻部末端的花座状；增强耐受力的次生腭。相较之下，原始及典型兽脚类为高而狭窄的吻部、刀片状的牙齿有锯齿状突起。棘龙科与鳄鱼相似的头骨形态适应，是趋同演化的结果；后者的早期物种一开始也具有类似典型兽脚类的头骨，后来才发展成加长的吻部、圆锥形牙齿和次生腭。这样的适应可能是因为掠食习惯从猎捕陆生动物转变成鱼类所造成的。但与鳄鱼不同的是，棘龙科的颅后骨骼似乎没有发展出水栖型的适应形态。塞里诺和同事于1998年