Paul Sereno i współpracownicy (2009) wyróżniają trzy stadia morfologiczne w ewolucji tyranozauroidów – pierwsze z nich obejmuje formy niewielkie, wykazujące niektóre ze specjalizacji przedstawicieli Tyrannosauridae. W drugim stadium obecnych jest większość specjalizacji funkcjonalnych tyranozaurów – stosunkowo duża czaszka, budowa zębów przedszczękowych, silne mięśnie szczęk, skarłowaciałe kończyny przednie, budowa kończyn tylnych. Trzecie stadium obejmuje rodzinę Tyrannosauridae, której przedstawiciele charakteryzują się znacznie większymi rozmiarami od bazalnych tyranozauroidów.
Większość znanych tyranozauroidów odkryto na kontynentach powstałych z rozpadu Laurazji. Benson i współpracownicy (2010) opisali jednak kość łonową odkrytą w Australii („Dinosaur Cove” w stanie Wiktoria) w osadach z aptu, prawdopodobnie należącą do tyranozauroida blisko spokrewnionego z rodziną Tyrannosauridae;