A Nanotyrannus osztályozásával kapcsolatos vita évtizedekig tartott, kezdve 1946-tól, amikor felfedeztek egy kis tiranoszaurusz koponyát. Bár sok paleontológus ifjú T. rex példánynak tartotta, a csontok szerkezetében és a fogak számában lévő eltérések szkepticizmust váltottak ki.
A közelmúltban a Nature folyóiratban megjelent tanulmány, amelyet Lindsay Zanno és James Napoli kutatók készítettek, döntő bizonyítékokat hozott, bizonyítva, hogy a Nanotyrannus valójában egy független, teljesen érett faj volt. Azonosítottak egy második fajt is, a Nanotyrannus lethaeust, amely gyorsabb és agilisabb volt, mint a T. rex. Ez a felfedezés újraértékelést igényel a dinoszauruszok evolúciójában, és egy sokszínűbb késő krétakori ökoszisztémát sugall, ahol több csúcsragadozó is együtt élt.