Los fósiles se han recuperado en Mongolia, con más restos fragmentarios encontrados muy lejos, en partes de China.
Aunque se hayan nombrado muchas especies, los paleontólogos modernos reconocen solamente una, Tarbosaurus bataar, como válido.
Tarbosaurus y Tyrannosaurus se consideran géneros estrechamente vinculados, incluso si no son sinónimos.
Tarbosaurus está muy bien representado en el registro fósil, siendo conocido por docenas de especímenes, incluyendo varios cráneos y esqueletos completos.
Otros tiranosáuridos carecieron este canto y tenían más flexibilidad en la mandíbula inferior.
[8] Los tiranosáuridos variaban muy poco en la forma general del cuerpo, y Tarbosaurus no era la excepción.
El primero de estos, PIN 551-2 fue llamado Tarbosaurus efremovi, con un nuevo nombre genérico que deriva del griego antiguo ταρβος, tarbos, "terror", "alarma", "temor", o "reverencia" y σαυρος, sauros, "lagarto",[11] con la especie nombrada en honor a Iván Yefrémov, un paleontólogo ruso y autor de ciencia ficción.
[14] El paleontólogo estadounidense Kenneth Carpenter reexaminó el material en 1992. concluyendo que pertenecían al género Tyrannosaurus, como originalmente había publicado Maleev, y colocó a todos los especímenes en Tyrannosaurus bataar exceptos por los restos que Maleev nombrara Gorgosaurus novojilovi.
[15] George Olshevsky creó el nombre genérico Jenghizkhan, por Genghis Khan, para Tyrannosaurus bataar en 1995, donde él reconoció que Tarbosaurus efremovi y Maleevosaurus novojilovi, eran un total de tres géneros distintos y contemporáneos de la Formación Nemegt.
[26] Prokopi había vendido el dinosaurio con un socio y compañero cazador comercial en Inglaterra, Christopher Moore.
En 1977, Dong Zhiming describió este espécimen, que fue recuperado de Formación Subashi, como un nuevo género y especie, Shanshanosaurus huoyanshanensis.
[29] Gregory Paul reconoció a Shanshanosaurus como un tiranosáurido en 1988, refiriéndolo al actualmente difunto género Aublysodon.
[32] Varios análisis han concluido que Alioramus es el pariente más cercano de Tarbosaurus.
Estas impresiones muestran escamas no superpuestas con un diámetro promedio de 2,4 milímetros y pertenecen a la región torácica del individuo, aunque ya no se puede evaluar la posición exacta debido a la destrucción del esqueleto.
La segunda pista, aunque aún más grande, fue afectada por la erosión y no muestra ningún detalle.
[7] Tarbosaurus bataar fue originalmente descrito como una especie de Tyrannosaurus,[10] una posibilidad que ha sido apoyada por estudios más recientes.
[7] Un estudio cladístico de 2003 basado en las características del cráneo reconoce a Alioramus como el pariente conocido más cercano a Tarbosaurus, pues los dos géneros comparten las características del cráneo que se relacionan con la distribución de la tensiones y que no se encuentran en otros tiranosaurinos.
[8][18] El primer espécimen de Alioramus, muestra características juveniles, pero no es un Tarbosaurus juvenil debido a que tiene más dientes, 76 a 78 dientes y una distintiva línea de nódulos óseos sobre el hocico.
[40] Gorgosaurus libratus Albertosaurus sarcophagus Tiranosáurido de Dinosaur Park Daspletosaurus torosus Daspletosaurus horneri Teratophoneus curriei Bistahieversor sealeyi Lythronax argestes Tyrannosaurus rex Tarbosaurus bataar Zhuchengtyrannus magnus A continuación se muestra el cladograma de Tyrannosauridae basado en el análisis filogenético realizado por Carr et al.
[42] El examen de los anillos escleróticos en este Tarbosaurus juvenil sugiere que también pueden haber sido cazadores crepusculares o nocturnos.
Si los Tarbosaurus adulto también eran nocturnos y actualmente se desconoce debido a la falta de evidencia fósil.
En su lugar, una proyección del maxilar se desarrolló fuertemente en Tarbosaurus y quedando dentro de una envoltura formada por el lacrimal.
El lacrimal también se anclaba más firmemente al hueso frontal y prefrontal en Tarbosaurus.
Las conexiones bien desarrolladas entre el maxilar, lacrimal, frontal y prefrontal habrían hecho a su quijada superior entera más rígida.
[8] Algunos científicos presumen que el cráneo más rígido de Tarbosaurus era una adaptación para cazar a los masivos saurópodos titanosáuridos encontrados en la Formación Nemegt, que no existieron en la mayor parte de Norteamérica durante finales del Cretácico Superior.
El volumen encefálico total para un tarbosaurio de 12 metros se estima en solo 184 centímetros cúbicos.
El nervio auditivo era también grande, sugiriendo un buen sentido del oído, que pudo haber sido útil la comunicación y conocimiento espacial.
El nervio tenía un bien desarrollado componente vestibular también, que implica una gran capacidad de balance y coordinación.
El sedimento fue depositado en los canales y terrenos aluvionales de grandes ríos.
Los adultos habrían recibido poca competencia de pequeños terópodos tales como troodóntidos como Borogovia, Tochisaurus, Saurornithoides, oviraptóridos como Elmisaurus, Nemegtomaia, Rinchenia o el a veces considerado como tiranosáurido basal Bagaraatan.