ティラノサウルス上科
ティラノサウルス上科の体格は様々だが、一般的に時代が降るにつれて巨大化する傾向を見せており、初期のティラノサウルス上科は小型の動物であった。ほぼ完全に成長したディロングの標本は1.6メートル、完全に成長したグアンロンは3メートルである。日本兵庫県の1億4000万年前から1億3600万年前にあたる下部白亜系の岩石から出土した歯は推定全長5メートルの動物のものと考えられており、ティラノサウルス上科の大型化の傾向を示している。未成熟のエオティラヌスは全長4メートル超え、亜成体のアパラチオサウルスは全長6メートル超えと、両属がさらに巨大な体格に達したことが示唆されている。白亜紀後期のティラノサウルス上科は、全長9メートルのアルバートサウルスおよびゴルゴサウルスから全長12メートル体重6400キログラムを超えるティラノサウルスまでの幅がある。2010年には、ティラノサウルス上科は最初の8000万年間は小型から中型、最後の2000万年間で地球史上最大級であったと結論付ける論文もある。
初期のティラノサウルス上科の頭骨は長く、上下に短くそして軽い構造となっており、他のコエルロサウルス類と似通っている。一方で後のティラノサウルス上科の頭骨は上下に厚く巨大である。このような形態の違いにもかかわらず、ティラノサウルス上科の既知の全ての頭骨には明確に共通する特徴がある。
間違いなくティラノサウルス科であると判断される最初期の化石は、北アメリカおよびアジアの白亜紀後期カンパニアン階で登場する。2つの亜科が認められており、アルバートサウルス亜科が北アメリカのみから出土する一方、ティラノサウルス亜科は両大陸で発見されている。ティラノサウルス科の化石がアメリカ合衆国アラスカ州で発見され、陸橋により2大陸間での移動が可能だったとされている。アレクトロサウルスやバガラアタンのような非ティラノサウルス科型ティラノサウルス上科はアジアでティラノサウルス科と共存した一方、北アメリカ大陸西部では化石が発見されていない。北アメリカ大陸東部は白亜紀中期には西部内陸海路によって分断されて北アメリカ大陸西部から孤立していた。北アメリカ大陸東部からティラノサウルス科が発見されないことは、西部内陸海路が生じた後にティラノサウルス科が進化し、ドリプトサウルスやアパラチオサウルスといったティラノサウルス上科は白亜紀末まで東側に残存して生存できたことが示唆されている。
基盤的なティラノサウルス上科は、白亜紀前期アプチアンの間、現在のオーストラリア北東部に生息していた可能性がある。ビクトリア州 Dinosaur Cove で発見された骨盤の一部 NMV P186069 がティラノサウルス上科の形状と似ており、これまで考えられてきたようにティラノサウルス上科が北方の大陸のみに限られていたわけではないことを示唆している。