ティラノサウルス科
ティラノサウルス科の最初の化石が発見されたのはカナダ地質調査所(英語版)による遠征の際であり、その際には無数の離散した歯が発見された。これらの明らかな恐竜の歯は1856年にジョセフ・ライディが Deinodon(「怖ろしい歯」)として命名した。ティラノサウルス科の最初の良好な標本はアルバータ州のホースシューキャニオン累層で発見されたものであり、部分的な骨格を伴うほぼ完全な頭蓋骨から構成されていた。これらの化石は1876年にエドワード・ドリンカー・コープが最初に研究し、東方のティラノサウルス上科の属ドリプトサウルスの種のものであると考えた。1905年、ヘンリー・フェアフィールド・オズボーンはアルバータ州の化石をドリプトサウルスと顕著に異なるものであると認識し、Albertosaurus sarcophagus(「肉を食べるアルバータのトカゲ」)と命名した。1892年にコープは他のティラノサウルス類の骨を記載しており、記載された単離した椎骨はManospondylus gigas と命名された。この発見は100年以上に亘って見落とされており、やがて本標本が実際にはTyrannosaurus rex のものであり、さらに当該の学名に対して先取権を持つことが判明すると、2000年代初頭に議論を呼んだ。
足跡の調査からは、1つの足跡が作られた後に長期間放置された痕跡が認められず、3頭のティラノサウルス類の個体が集団で移動していたという仮説が支持された。さらなる調査では、これらの動物が時速6.3 - 8.4キロメートルで移動し、腰の高さは2.1 - 2.7メートルであった可能性が高いことが判明した。この層からはティラノサウルス科の異なる3属(ゴルゴサウルスとダスプレトサウルスおよびアルバートサウルス)が知られており、どの属が足痕を残したかは不明である。さらなる証拠は、ユタ州南部のカイパロウィッツ累層のRainbows and Unicorns Quarryのボーンベッドにある。この化石証拠はテラトフォネウスのものとされており、2021年に記載され、他のティラノサウルス科も社会的動物であったことが示唆された。4 - 22歳に亘る異なる4 - 5頭の動物からなるこの化石からは、おそらく洪水、あるいはより低い可能性で藍藻の毒や火災や旱魃によって引き起こされた大量死事変が示唆されている。テラトフォネウスやアルバートサウルス、ティラノサウルスやダスプレトサウルスといった属のボーンベッドはティラノサウルス科に広く社会的行動が見られたことを意味しており、保存された全ての動物が短期間に死滅したという事実はティラノサウルス科の群居性行動の論拠を補強している。
ゴルゴサウルスでは、計算された最大成長速度は急成長段階において約110キログラムであり、アルバートサウルスのものに匹敵する。
いまだ未確認の属のティラノサウルス類の胚が発見されており、ティラノサウルス科は卵の中での発生段階で特徴的な骨格構造を発達させることが示唆される。さらに、1983年にモンタナ州のツーメディスン層で発見された下顎の1.1インチ(2.8cm)の歯と、2018年にホースシューキャニオン層で発見され2020年に記載された足の鉤爪の標本の大きさから、ティラノサウルス科の新生児はマウスやそれに近い大きさの齧歯類の全身と同等規模の頭蓋骨を伴って生まれ、全身はほぼ小型犬程度の大きさだった可能性があると考えられる。下顎の標本は全長約0.76メートルの個体、鉤爪は全長約0.91メートルの個体のものであると考えられている。いずれの標本も関連する卵殻は未発見であるが、これらのティラノサウルス科の新生児が発見された場所はこの動物が共存・捕食した他の種と同じ巣を利用していたことが示唆される。また、卵殻がこれらの標本に無いことから、ティラノサウルス科はムササウルス属やプロトケラトプス属がそう考えられているように、軟殻の卵を産んだ可能性が指摘されている。
ワピチ層の足跡化石からは、ティラノサウルス科は爪先が厚くなって足が幅広になり、体重を支持するように成長したことが示唆される。幅広の足は、成体のティラノサウルス科が子孫よりも緩慢に動いていたことを示唆する。
古生物学コミュニティで続いている議論として、ティラノサウルス科の外皮の被覆の範囲と特性に関するものがある。前期白亜紀にあたる義県累層(英語版)や中国の遼寧省に分布するその他の層からは、無数のコエルロサウルス類の骨格と共に長いタンパク質繊維が保存され、産出している。他の仮説も提唱されているものの、通常これらの繊維は鳥類および非鳥類型獣脚類に見られる枝分かれした羽毛とのホモログであるプロトフェザーとして解釈されている。2004年に記載されたディロングの骨格はプロトフェザーを含んでおり、これはティラノサウルス上科において確認された最初の例である。現生鳥類のダウンフェザー(英語版)と同様にディロングに見られたプロトフェザーは枝分かれしていたものの、大羽 (en) にはなっておらず、体温の保温に用いられていた可能性がある。2012年には全長9メートルに達するユウティラヌスが記載され、本属の発見からは大型獣脚類の成体も羽毛が生えていた可能性が示唆された。
系統ブラケッティング(英語版)の原則に基づき、ティラノサウルス科はそのような羽毛を持った可能性があると予想された。しかし2017年の研究では、アルバータ州・モンタナ州およびモンゴル国で収集された5属(ティラノサウルス、アルバートサウルス、ゴルゴサウルス、ダスプレトサウルス、タルボサウルス)のティラノサウルス科の皮膚の印象化石が記載された。皮膚の印象化石は小型であるものの、これらは頭部よりも後側に幅広く分布しており、腹部・胸部・腸骨・骨盤・尾部・頸部に位置していた。これらは重複していない細かく小石様の密な鱗を示しており、羽毛の痕跡は無かった。
ゴルゴサウルスに関わる2つ目の重大な発見は1942年のもので、保存状態が良好であるが異様に小型の完全な頭蓋骨が発見された。当該標本は第二次世界大戦後にチャールズ・W・ギルモアが研究し、Gorgosaurus lancesnis と命名した。1988年にはロバート・T・バッカーとフィリップ・J・カリーおよびマイケル・ウィリアムズがこの頭蓋骨を再研究し、新属 Nanotyrannus に分類した。また、1946年にソビエト連邦の古生物学者たちはモンゴル国への遠征を開始し、アジア初のティラノサウルス類の化石を発見した。1955年に Evgeny Maleev はモンゴルの化石をティラノサウルスおよびゴルゴサウルス、そして1つの新属 Tarbosaurus(「怖ろしいトカゲ」)と命名した。後の研究で、Maleev のティラノサウルス類の種は実際には成長段階の異なるタルボサウルスの種であることが判明した。後にモンゴルで発見された第二の種は1976年にセルゲイ・クルザノフが記載・命名した Alioramus remotus(「隔たった異なる枝」)であった。ただし、アリオラムスが真のティラノサウルス科であるか、あるいはより基盤的なティラノサウルス類であるかについては、いまだ議論がある。