Głowa Timurlengia była dużo mniej spneumatyzowana niż u większych tyranozauroidów. Zwiększenie przestrzeni powietrznych u późniejszych taksonów miało zmniejszyć ciężar czaszki lub też pozwolić na zachowanie dobrego słuchu pomimo większych rozmiarów dinozaura.
Klasyfikacja thumb|Wedle Nesbitt et al., 2019 Timurlengia stanowi grupę zewnętrzną kladu, którego najbardziej bazalnych członkiem był Xiongguanlong Analiza filogenetyczna z uwzględnieniem Timurlengia:
Paleobiologia mały|235x235px|Ząb Timurlegia wykopany w formacji Bissekty Na podstawie analizy odkrytych szczątków uznać należy, że Timurlengia była sprawnym łowcą, którego głównym sposobem zdobywania pożywienia był pościg za ofiarą. Świadczą o tym zęby, przystosowane do cięcia mięsa, nie do miażdżenia tkanki wraz z kośćmi, jak u późniejszych tyranozaurów. Masywność kanałów półkolistych ucha wewnętrznego powiązana może być ze zwiększoną zwinnością. Timurlengia miała długi przewód ślimakowy tej samej wysokości co błędnik, co wpływało na słyszenie dźwięków o niskiej częstotliwości. Może to wskazywać na używanie dźwięków o niskich częstotliwościach do porozumiewania się między sobą np.