Currie, Hurum i Sabath (2003) w swej analizie kladystycznej doszli do wniosku, że taksonem siostrzanym do tarbozaura był nie tyranozaur, lecz alioram; wynik ten potwierdza, że Tyrannosaurus i Tarbosaurus są odrębnymi rodzajami.
W tych samych formacjach skalnych, w których odkryto skamieniałości tyranozaura, znaleziono też skamieniałości zwierząt pierwotnie klasyfikowanych jako odrębne taksony z rodziny Tyrannosauridae, takich jak np. rodzaj Aublysodon, czy gatunek Albertosaurus megagracilis, w 1995 zaliczony przez George’a Olshevsky’ego do odrębnego rodzaju Dinotyrannus. Obecnie jednak te taksony są powszechnie uznawane za młodsze synonimy T. rex, opisane na podstawie młodych osobników tego gatunku. Wyjątkiem może być jednak osobnik poznany na podstawie niewielkiej (60 cm długości), prawie kompletnej czaszki odkrytej w Montanie. Na jej podstawie Charles Whitney Gilmore opisał w 1946 nowy gatunek gorgozaura (Gorgosaurus lancensis); Bakker, Williams i Currie (1988) zaliczyli go do odrębnego rodzaju Nanotyrannus. Opinie na temat przynależności rodzajowej N. lancensis są jednak podzielone; wielu paleontologów uważa, że w rzeczywistości odkryta czaszka należy do młodego osobnika T. rex. Niemniej czaszki obu gatunków wykazują pewne różnice anatomiczne (np. N. lancensis ma więcej zębów niż T.