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肉食性恐龙属于兽脚亚目,兽脚亚目下包含多种分类,如邪灵龙属、曙奔龙属等,每种恐龙都有其特点。
双冠龙科和腔骨龙总科恐龙在侏罗纪早期出现,体型较小,其中双冠龙科恐龙拥有大型、独特的头冠,其功能可能包括吸引异性、威吓敌人。双冠龙科在上颌骨和颌骨上有与鳄鱼相似的外观缺口,这可能让它们的前牙相对较弱,推测它们可能为食腐动物。腔骨龙总科恐龙则体型较小,多为小型恐龙。
鸟吻类恐龙包含三角洲奔龙属、屿峡龙属等,角鼻龙科是这个分类中的“扛把子”,以鼻部中线拥有一只突出的脊状角和眼睛上方的角状物为特征。角鼻龙科中的阿贝力龙科和西北阿根廷龙科各有特点,其中阿贝力龙科下的恐龙较为有名,如食肉牛龙。坚尾龙类则以股骨-尾巴肌肉经过演化缩短,尾巴后段较不灵活,有助于奔跑时改变方向为特点。
肉食龙类具有大型眼睛、长而狭窄的头颅骨等特征,分为异特龙超科和斑龙超科两个下属分类。异特龙科中的异特龙属、腔躯龙等恐龙具有较圆而平坦的面孔、下颌前端适中地平坦、可扩展撑开的头颅骨等特点。斑龙科中只有蛮龙属的格氏蛮龙和谭氏蛮龙较为有名,斑龙属是最早被人类研究的恐龙之一。
棘龙科包含棘龙亚科和重爪龙亚科,棘龙曾经被认为是肉食性恐龙之王,但最新研究显示棘龙主要在水中活动,难以在陆地上击败暴龙。棘龙科的颅骨形状、结构有非常大的不同,大部分掠食恐龙的颌部宽而高,而棘龙科的颌部则扁而狭窄,可能有自己独特的猎食方式。
虚骨龙类基本上由暴盗龙类组成,暴盗龙类包括暴龙超科和手盗龙形态类,其中暴龙科的恐龙如暴龙、阿尔伯塔龙等在白垩纪晚期较为著名,具有短而厚重的头骨。手盗龙形态类下也有一些特殊种类,如镰刀龙超科和巨盗龙,其中巨盗龙体型堪比阿尔伯塔龙。严格来说,鸟类也是肉食性恐龙,但由于鸟类数量庞大,此处不再详细讨论。