Jabarkan Klasifikasi dari Marshosaurus

Madsen awalnya tidak yakin soal posisi filogenetik dari Marshosaurus, menempatkannya sebagai Theropoda incertae sedis. Beberapa analisis kemudian menunjukkan Marshosaurus menjadi anggota Avetheropoda, sekelompok theropoda yang lebih mirip burung termasuk Tyrannosaurus, Velociraptor dan Allosaurus. Bagaimanapun, Roger Benson (dkk., 2009)menemukannya sebagai megalosauroid, menggunakan banyak karakter yang baru ditemukan dari spesimen Megalosaurus yang dirujuk.

Posisi Marshosaurus dalam pohon evolusi sebagai kemungkinan anggota famili Piatnitzkysauridae, ditunjukkan oleh kladogram di bawah.