A finales del período Cretácico, los tiranosauroideos eran los grandes depredadores en el hemisferio norte, culminando en el gigantesco Tyrannosaurus rex, que da nombre al grupo.

Los huesos nasales están fusionados juntos, arqueados levemente hacia arriba y frecuentemente adornados con rugosidades en su superficie superior.

[5]​ Los largos brazos persistieron al menos durante el Cretácico Inferior, como es el caso de Eotyrannus,[7]​ pero se desconocen en Appalachiosaurus.

Este dígito no estaba reducido en el basal Guanlong,[5]​ pero en Dilong era significativamente más delgado que los otros dos dedos.

[3]​ Estas características se encuentran en todos los tiranosauroides conocidos, incluyendo a miembros basales como Guanlong [5]​ y Dilong.

Muestran, además, proporciones propias de animales corredores, incluyendo tibias y metatarsos alargados.

[14]​ El tercer metatarso de los tiranosáuridos estaba comprimido en la parte superior entre el segundo y el cuarto, formando una estructura conocida como arctometatarso.

[15]​ Esta estructura era compartida por los ornitomímidos, troodóntidos y cenagnátidos,[16]​ pero no en los tiranosauroides basales como Dilong, indicando una evolución convergente.

[17]​ El nombre se deriva de los términos del griego antiguo τυραννος/tyrannos (tirano) y σαυρος/sauros (lagarto o reptil).

Aunque los paleontólogos han distinguido siempre a la familia Tyrannosauridae, ha sido materia de un amplio debate cuáles serían sus ancestros.

[4]​ Arctometatarsalia ha sido desmantelado y la mayoría de los paleontólogos ya no lo usa, al tiempo que los tiranosauroides se consideran usualmente como celurosaurios basales distintos del grupo Maniraptoriformes.

[5]​ Otros taxones primitivos, como Stokesosaurus y Aviatyrannis, se conocen por materiales mucho menos completos.

[12]​ El mejor conocido, Dilong, se considera algo más evolucionado que Guanlong y Stokesosaurus.

[3]​[10]​[44]​ Alectrosaurus, un género pobremente conocido de Mongolia, es definitivamente un tiranosauroide, pero sus relaciones exactas no son claras.

[3]​ Otros taxones han sido considerados como posibles tiranosauroides por varios autores, incluyendo a Bagaraatan, Labocania y una especie erróneamente referida a Chilantaisaurus, Chilantaisaurus maortuensis;[3]​ esta última sería posteriormente reclasificada como Shaochilong, un género propio de carcarodontosáurido.

[45]​ Siamotyrannus del Cretácico Inferior de Tailandia fue descrito originalmente como un tiranosáurido primitivo,[46]​ pero en la actualidad se le considera un carnosaurio.

[12]​[47]​ Algunos estudios han sugerido que el clado Megaraptora, usualmente considerado como parte de los alosauroideos, son realmente tiranosauroideos basales.

[53]​ Proceratosaurus bradleyi Kileskus aristotocus Guanlong wucaii Sinotyranus kazuoensis Juratyrant langhami Stokesosaurus clevelandi Dilong paradoxus Eotyrannus lengi Bagaraatan ostromi Raptorex kriegsteini Dryptosaurus aquilunguis Alectrosaurus olseni Xiongguanlong baimoensis Appalachiosaurus montgomeriensis Alioramus altai Alioramus remotus Gorgosaurus libratus Albertosaurus sarcophagus Daspletosaurus torosus Teratophoneus curriei Bistahieversor sealeyi Lythronax argestes Tyrannosaurus rex Tarbosaurus bataar Zhuchengtyrannus magnus Los tiranosauroides vivieron en el supercontinente de Laurasia, el cual se separó de Gondwana en el Jurásico Medio, así como en los continentes del hemisferio norte, que emergieron de la división de Laurasia más adelante en el Mesozoico.

[56]​ Los primeros restos indiscutibles del tiranosáuridos aparecen en el Campaniense ya en el Cretácico Superior de Norteamérica y Asia.

[10]​ Tiranosauroides basales pueden haber estado presentes en lo que ahora es el sureste de Australia durante el Aptiense, en el Cretácico Inferior.

Similares al plumón de las aves modernas, las protoplumas halladas en Dilong eran ramificadas pero no penáceas, y pueden haberse usado para aislamiento térmico.

[4]​ Crestas y protuberancias óseas son halladas en los cráneos de muchos terópodos, incluyendo a numerosos tiranosauroides.

[10]​ En Albertosaurus, Gorgosaurus y Daspletosaurus, además poseen un prominente "cuerno" en frente de cada ojo sobre el hueso lacrimal.