同许多早期命名的恐龙，虚骨龙有复杂的分类历史，有数个种被建立，而后被建立个别的属，或是被废除。模式种是脆弱虚骨龙（"C. fragilis"），是目前唯一的有效种，是在1879年由奥塞内尔·查利斯·马什（Othniel Marsh）发现于美国怀俄明州的莫里逊组。名字衍化自古希腊文，"koilos"意为「空的」，"oura"意为「尾巴」，属名意思是「空心的尾」，因为牠的尾巴嵴椎是空心的。虽然虚骨龙类（或「虚骨龙下目」）的名称取自于虚骨龙，但虚骨龙在过去的资讯很少，而一些科学家认为虚骨龙与嗜鸟龙其实是同一生