Byronosaurus era un trodóntido, un grupo de pequeños y gráciles maniraptoranos similares a pájaros.

Byronosaurus es uno de pocos trodóntidos que no tienen dientes aserrados, similar a Xixiasaurus su pariente más cercano.

[2]​ Poseía un cerebro grande comparado con su cuerpo pero se diferencia de otros trodóntidos por sus dientes sin el aserrado típico, sino como agujas similares a los de las aves primitivas, con lo que cazaba insectos, y pequeños vertebrados como lagartos, peces y mamíferos, en este sentido se asemeja al Archaeopteryx.

[3]​ El holotipo del Byronosaurus fue encontrado en 1933, en Ukhaa Tolgod, en el Desierto de Gobi en Mongolia en la Formación Djadokhta, fue ilustrado como un trodóntido sin describir en 1934 por Novacek et al., los restos dispersos estaban mezclados con los del ornitomímido IGM 100/987.

El paratipo se encontró en 1996 en la colina Bolor a 8 kilómetros del sitio original.

El paratipo, espécimen IGM 100/984, es el cráneo encontrado en 1996, de los cuales sólo el hocico se ha conservado.

en 1994 como dromeosáuridos, pero reasignado a Byronosaurus después del estudio adicional.

El siguiente cladograma basado en un estudio de 2012 muestra su posición respecto a sus parientes cercanos.