Los primeros especímenes fueron descritos en 1954, pero no fue hasta una década más tarde que el género recibió su nombre actual.
Hoy es considerado un miembro de la familia Dilophosauridae junto con Dracovenator, un grupo ubicado entre los celofísidos y los terópodos posteriores.
El espécimen holotipo tenía múltiples paleopatologías, incluyendo lesiones cicatrizadas y signos de una anomalía del desarrollo.
Esta conformación llevó a la hipótesis temprana que Dilophosaurus era un carroñero, con los dientes delanteros siendo demasiado débiles para derribar y sostener una presa grande.
La brecha subnarial dio como resultado una diastema, un espacio en la fila de dientes, que también se ha denominado "muesca".
El proceso retroarticular de la mandíbula, una proyección hacia atrás, era largo, y la plataforma surangular era fuertemente horizontal.
[2][16][14] Los primeros especímenes de Dilophosaurus wetherilli fueron descritos en 1954, pero no fue hasta una década más tarde que el género recibió su nombre actual.
[2][11][21] El primer espécimen casi completo fue limpiado y montado en la UCMP bajo la supervisión del paleontólogo estadounidense Wann Langston Jr., un proceso que le llevó a tres hombres dos años de trabajo.
Welles colocó la nueva especie en Megalosaurus debido a las proporciones similares de los miembros con M. bucklandii, y porque no encontró grandes diferencias entre ellos.
Estas también representaban las crestas, pero anteriormente se había supuesto que formaban parte de un pómulo mal colocado.
[19][25] Varios icnotaxones taxones basados en huellas fósiles se han atribuido a Dilophosaurus o terópodos similares.
Llamó a la nueva icnoespecie Grallator (Eubrontes) soltykovensis basada en ellos, con un molde de huella MGIW 1560.11.12 como el holotipo.
En cambio, Weems propuso a Kayentapus hopii, otro icnotaxón nombrado por Welles en 1971, como la opción más adecuada para Dilophosaurus.
Es similar a Dilophosaurus, con un par de crestas y un espacio que separa la premaxila del maxilar, pero difiere en algunos detalles.
[38] En 1998, el paleontólogo estadounidense Matthew C. Lamanna y sus colegas encontraron que D. sinensis era idéntico a Sinosaurus triassicus, un terópodo de la misma formación, nombrado en 1940.
[43][44] Welles consideró a Dilophosaurus como un megalosáurido en 1954, pero revisó su opinión en 1970 después de descubrir que tenía crestas.
En cambio, encontraron que Dilophosaurus era un celofisoide, con Cryolophosaurus y Sinosaurus siendo más derivados, como miembros basales del grupo Tetanurae.
[51] Coelophysidae Liliensternus Zupaysaurus Dilophosaurus Dracovenator Ceratosauria Cryolophosaurus Sinosaurus Monolophosaurus Orionides De acuerdo con Rauhut en 2000, Dilophosaurus puede ser distinguido basándose en las siguientes características: hueso lacrimal con un borde dorso-posterior engrosado, espinas neurocervicales con una distintiva "cima" central y un "rellano" anterior y posterior, omóplatos con una expansión distal cuadrada.
en 2012 diagnosticaron a Dilophosurus añadiendo el siguiente rasgo: crestas pares nasolacrimales extendiéndose verticalmente desde la bóveda craneana, cada una con una proyección posterior en forma de dedo.
[15] Welles descubrió que Dilophosaurus no tenía una mordida poderosa, debido a la debilidad causada por la brecha subnarial.
[13] Sobre la base de las pequeñas crestas nasales en un ejemplar juvenil, Yates había asignado provisionalmente al género relacionado Dracovenator, sugirió que éstas habrían crecido más grande cuando el animal se convirtió en adulto.
Por lo general, había dos o tres dientes de reemplazo en los alvéolos, siendo el más joven una corona pequeña y hueca .
[2] En 1990 los paleontólogos estadounidenses Stephen y Sylvia Czerkas sugirieron que la pelvis débil de Dilophosaurus podría haber sido una adaptación para un estilo de vida acuático, donde el agua ayudaría a soportar su peso, y que podría haber sido un nadador eficiente.
Después de descansar, el dinosaurio se arrastró hacia adelante y dejó nuevas impresiones con sus pies, metatarsos e isquiones, pero no las manos.
Esta característica tiene sentido en animales sociales o gregarios, donde haya otros miembros de la especie puedan observar e interpretar los mensajes sobre el estatus sexual.
[60] En 1990, el paleontólogo estadounidense Walter P. Coombs declaró que las crestas pueden haber sido mejoradas por los colores para su uso en exhibiciones.
[13] Un espécimen de Dilophosaurus wetherilli muestra daño potencial "debido a heridas o aplastamiento" en una vértebra, y un posible absceso en un húmero.
Como todas las heridas se habían curado, es seguro que el Dilophosaurus en cuestión sobrevivió por un largo tiempo después de estos eventos, durante meses, quizás años.
Se pensaba que esta postura era opistótona, debido a espasmos mortales, en ese momento, pero en su lugar podría haber sido el resultado de cómo un cadáver estaba incrustado en los sedimentos.
Las seis pistas fueron asignadas a la icnospecie Eubrontes giganteus, que se convirtió en el fósil estatal de Connecticut en 1991.