Klasyfikacja lewo|mały|Allosaurus fragilis Allozaur należał do Allosauridae, rodziny dużych teropodów z grupy karnozaurów. Nazwa ta została ustanowiona dla tego rodzaju w 1878 przez Othniela Charlesa Marsha, jednak była rzadko używana aż do lat 70. XX wieku, ustępując Megalosauridae, innej rodziny dużych teropodów, stanowiącej wówczas „takson-kosz na śmieci” (takson, do którego włączano większość gatunków dinozaurów drapieżnych o niepewnej klasyfikacji). W publikacjach z tamtego okresu, aż do monografii Jamesa Madsena z 1976, nie pojawia się również nazwa Allosaurus, lecz Antrodemus. Głównymi autorami używającymi nazwy Megalosauridae zamiast Allosauridae byli: Gilmore, 1920; von Huene, 1926; Romer, 1956 i 1966; Steel, 1970 oraz Walker, 1964.
Praca Madsena sprawiła, że nazwa Allosauridae stała się preferowana na określenie tej rodziny. Grupa ta jednak nie została precyzyjnie zdefiniowana. Prace popularnonaukowe zaliczały do niej różne rodzaje dużych teropodów, przeważnie większych i lepiej poznanych niż megalozaury. Typowymi teropodami uważanymi za blisko spokrewnione z allozaurem były: indozaur, piatnickizaur, piwetozaur, jangczuanozaur, akrokantozaur, czilantajzaur, kompsozuch, stoksozaur i syczuanozaur.