Brusatte i inni wskazują wobec tego, że mogły być one jeszcze więksi, a więc przerastać wszystkich innych przedstawicieli tyranozauroidów z tej samej formacji
Filogeneza Timurlengia zajmowała bazalną pozycję w nadrodzinie tyranozauroidów, jako potencjalny takson siostrzany dla Xiongguanlong. Oba taksony mogły prezentować klad długopyskich teropodów, grupy siostrzanej rodziny Tyrannosauridae.
Odkrycie i opisanie Timurlengia jest znaczące dla ukazania procesu, w którym wczesne małe taksony Tyrannosauridae zwiększały rozmiary do tak dużych, jak w przypadku tyranozaura, typowego dla późnokredowych taksonów z Azji i Ameryki Północnej. Mimo pokrewieństwa Timurlengia nie jest bezpośrednim przodkiem tyranozaura. Timurlengia żyła ok. 90 mln lat temu w późnym turonie, przed pojawieniem się zaawansowanych tyranozauroidów. W zapisie kopalnym powstała licząca 20 mln lat luka rozdzielająca w obrębie tyranozauroidów drobnych łowców z jednej strony i wielkie drapieżniki szczytowe z drugiej, a odkrycie Timurlengia tę lukę wypełniło. Przykład Timurlengia wskazuje, że w tym czasie, mimo że tyranozauroidy nie osiągnęły znacznych rozmiarów, wyewoluowały już kluczowe właściwości mózgu i funkcje odpowiedzialne za wzrost. Pierwotnie uważano, że cechy te są unikalne dla późniejszych, dużych tyranozaurów, które osiągały znaczne rozmiary.