アロサウルス
クリーブランド・ロイド発掘地として知られるようになるユタ州エメリー郡(en:Emery County, Utah)の地層における発掘は1927年には始まり、化石産出地として1945年にウィリアム・J・ストークス(William J. Stokes)から紹介されているが、大規模な発掘作業が開始されるのは1960年になってからである。1960年〜1965年に40近い機関・組織が協力して行った発掘プロジェクトでは数千の恐竜の骨が発見された。発掘地ではアロサウルスの標本が最も多く発見され、その大半はフラギリスのものであった(少なくとも73体分の恐竜の化石が発見され、その内最低46体がフラギリスであると考えられている)。なぜそこにアロサウルスの化石が集中していたのか決定的な説明はなされていない。また、発見された恐竜の化石はなぜかバラバラの状態で混ざり合っていた。このミステリアスな状況を受け、発掘地の地質的な形成過程に関する10本程度の論文が書かれたが、恐竜の死因については「泥や沼あるいは湧水池で足を取られて溺れた」「干ばつ時に水溜りに集まった個体がそのまま息絶えた」等、様々な仮説が提案された。いずれにせよ、この発掘地では保存状態の良い化石が多数見つかったため多角的な研究を行うことが可能になり、結果的にアロサウルスを最も解明の進んだ獣脚類の地位に押し上げた。発掘された標本に様々な年齢と大きさ(全長1m以下〜12m)の個体が含まれていたこと、また骨格がバラバラであったことで骨どうしの癒着が防がれて個々の部位が良く残っていたことは研究を進める上で有利に働いた。
初期のアロサウルス研究はエドワード・ドリンカー・コープとオスニエル・チャールズ・マーシュによる19世紀後半の化石発見競争(いわゆる化石戦争)のために複数の学名を付けられるなど複雑な経緯をたどった。初めて記載された化石はアメリカの地質学者フェルディナンド・ヴァンデヴィア・ヘイデンが1869年に人手伝いで入手したものである。それはコロラド州グランビーに近いミドルパーク(en:Middle Park (Colorado basin))から流れてきたものであったが、おそらくモリソン層で出土したものと考えられている。地元民達はそのような化石を「石化した馬の蹄」と呼んでいたという。ヘイデンは入手した化石を古生物学者のジョゼフ・ライディに送り鑑定を依頼したが、ライディはそれを半分欠けた尻尾の椎骨だと同定した。そしてそれをヨーロッパで発見された恐竜ポエキロプレウロン(en:Poekilopleuron)属の一種「ポイシロプレウロン・ヴァレンス(“Poicilopleuron” [sic] “valens”)」として学会に認めさせるために努力した。彼は後年、それをアントロデムスとして独立した属を創設することになる。
アロサウルス・フラギリスという学名はオスニエル・チャールズ・マーシュが1877年に付与したものである。学名創設の論拠とされたのは標本 YPM 1930 で、3個の椎骨、1個の肋骨片、1本の歯、1個の足先の骨、右前肢の上腕骨を含んでいた。
しかし、21世紀初頭の獣脚類の進化・系統に関する研究によれば、上記の属はいずれもアロサウルス科には含まれていない。ただしアクロカントサウルスやヤンチュアノサウルス等はアロサウルスの近縁属であると考えられている。
アロサウルス科はカルカロドントサウルス科(代表属:カルカロドントサウルス)、シンラプトル科(代表属:シンラプトル)と共にカルノサウルス類を構成する一つの系統(アロサウルス上科(en:Allosauroidea))を作る (ただし議論中のベックレスピナクス科(en:Becklespinax)は除く)。アロサウルス科はカルノサウルス類の中では属の数が少なく、20世紀末のレビュー(研究分野の動向をまとめた論文)ではサウロファガナクスとフランスで発見された化石種のみがアロサウルスと共に同科を構成する属であるとされていた。また、従来エパンテリアスもアロサウルス科の属の候補として扱われてきたが、いくつかの証拠からサウロファガナクスやエパンテリアスはアロサウルスの大型の個体ではないかと疑う意見も多くなっている。21世紀初頭の論文ではサウロファガナクスを一つの属として扱い、エパンテリアスをアロサウルスの一種としているものが多い。かつてアロサウルス科はティラノサウルス科の先祖的タクソン(側系統群)に位置すると考えられたことがあり、1980年代にはグレゴリー・S・ポールが著作中でそのような主張を行っている。しかし、1990年代にはその説は否定され、ティラノサウルス科はコエルロサウルス類に属するものとされた。
アンプレクサス、アトロクス、フラギリス、ジムマドセニ、マキシマスはいずれもアメリカのコロラド州、モンタナ州、ニューメキシコ州、オクラホマ州、サウスダコタ州、ユタ州、ワイオミング州にかけてのジュラ紀後期のキメリジアン期(en:Kimmeridgian)からティトニアン期(en:Tithonian)に属するモリソン層から発見されている。この中でフラギリスは発掘数が最も多く(最低60個体)、研究も進んでいる。この次によく知られているのはアトロクスであり、1980年代からフラギリスとアトロクスが同種か否かについての議論が行われてきた。前述のように21世紀初頭ではそれらは同一種であるとする見方が一般的で、モリソン層の局地的な形成過程や組成の違いが両者の化石の差異として現れているに過ぎないと考えられている。 エウロパエウスはジュラ紀後期キメリジアン期に形成されたポルトガルのロウリニャン層(en:Lourinhã Formation)に属する発掘地から1999年に見つかった新しい標本だが、フラギリスと同種であろうという意見も存在している。テンダグレンシスはタンザニアムトワラ州のキメリジアン期の層から発見された。