ティラノサウルス上科
ティラノサウルス上科は、ジュラ紀中期にゴンドワナ大陸から分離したローラシア大陸、そして中生代の後半にローラシア大陸から分離した北方の大陸に生息した。極東から出土したグアンロンやキレスクス、アメリカ合衆国西部のストケソサウルス、ヨーロッパのアヴィアティラニスとジュラティラントおよびプロケラトサウルスを含む初期のティラノサウルス上科はジュラ紀中期から後期にかけて生息していた。
イングランドのエオティラヌス や中国北東部のディロングとシノティラヌスおよびユウティラヌスに代表される白亜紀前期のティラノサウルス上科はローラシア大陸から知られている。アメリカ合衆国ユタ州 Cedar Mountain 層と日本の手取層群 からも白亜紀前期のティラノサウルス上科の前上顎骨の歯が発見されている。
白亜紀中頃のティラノサウルス上科の化石記録の産出状況は非常にまばらである。セノマニアンにあたる北アメリカ大陸西部のダコタ層とニュージャージー州の Potomac 層からこの期間の歯と胴体の骨が発見されている。またタジキスタンとカザフスタンの層からアジアを代表するティムルレンギアとシオングアンロンが発見され、ブラジルのサンタナラプトルもこのグループに属する可能性がある。非公式にズニティラヌスと呼称されるティラノサウルス上科の化石はアメリカ合衆国ニューメキシコ州西部ズニ盆地 Moreno Hill 層から発見されており、後にススキティラヌスとして記載・命名された。
羽毛はシノサウロプテリクスといった他の基盤的な属やさらに派生したグループにおいても発見されているコエルロサウルス類の特徴であるため、ティラノサウルス科に羽毛が存在してもおかしくはない。しかしながら、白亜紀後期のティラノサウルス科の希少な皮膚の印象化石は羽毛を欠いており、重なりのない丈夫な鱗に覆われていた。皮膚の印象化石は非常に小さい上に、脚部・臀部・尾の下側という現生の巨大な地上性の鳥類でも羽毛が存在しないあるいは薄くしか生えていない部分に由来しており、体の他の部分に羽毛が存在した可能性はある。
代替案として、二次的に羽毛を失った巨大なティラノサウルス科は、ゾウのように体毛が同様に失われている大型の現生哺乳類と収斂進化している可能性があり、このような動物では体積に比べて表面積が小さくなるため温度変化が遅くなり、体毛の被覆による断熱が不要あるいは邪魔になる。鳥盤類といった他の恐竜のグループに見られる先例では、糸状の構造は存在せず皮膚は鱗に覆われている。