鲨齿龙科最初由恩斯特·斯特莫于1931年命名以包含新种撒哈拉鲨齿龙，1995年描述鲨齿龙近亲南方巨兽龙时亦将其归入该科，此外还有很多古生物学家将高棘龙归入该科（塞里诺等人，1996年；哈里斯，1998年；霍兹，2000年；劳赫，2003年；艾迪与克拉克，2011年；劳赫，2011年），但也有人将其归入近缘的异特龙科（柯里和卡彭特，2000年；科里亚和柯里，2002年）。鲨齿龙科的鉴别特征包括：①前颌齿间板的背腹深度超过前后宽度的两倍；②齿骨前端呈次矩形；③牙釉质表面粗糙；④前颌骨有四个齿槽，高度大于侧面长度；⑤后凹型颈椎的神经棘高度超过椎体的1.9倍；⑥泪骨和由颅顶形成并构成宽阔眶架的眶后骨上存在大量有纹理的褶皱；⑦股骨头近端倾斜。[12][13]2006年发现马普龙以后，罗多尔夫·科里亚（英语：Rodolfo Coria）（Rodolfo Coria）和菲力·柯里（英语：Phil Currie）（Phil Currie）建立了南方巨兽龙亚科以包含最衍生的南美物种，这些物种之间的关系较之与非洲及欧洲物种的关系更为密切。科里亚和柯里没有正式将魁纣龙归入该亚科，等待对该属进行更详细的描述，但指出从股骨特征来看，魁纣龙可能也是该亚科的成员。[14]
七种鲨齿龙科的体型比较
1998年，保罗·塞里诺（英语：Paul Sereno）（Paul Sereno）将该科定义为：由鲨齿龙及与其关系近于异特龙、中华盗龙、单脊龙或冰脊龙的所有物种构成的演化支。根据定义，该演化支不属于异特龙科。
布鲁萨特等人2009年的分支图如下：[5]
鲨齿龙科 Carcharodontosauridae
新猎龙 Neovenator
高棘龙 Acrocanthosaurus
始鲨齿龙 Eocarcharia
侏儒鲨齿龙 Shaochilong
魁纣龙 Tyrannotitan
鲨齿龙 Carcharodontosaurus
南方巨兽龙族 Giganotosaurinae
南方巨兽龙 Giganotosaurus
马普龙 Mapusaurus
奥尔特加等人2010年的分支图如下：[12]
鲨齿龙科 Carcharodontosauridae
始鲨齿龙 Eocarcharia
昆卡猎龙 Concavenator
高棘龙 Acrocanthosaurus
侏儒鲨齿龙 Shaochilong
魁纣龙 Tyrannotitan
鲨齿龙 Carcharodontosaurus
南方巨兽龙 Giganotosaurus
马普龙 Mapusaurus
诺瓦斯等人2013年的分支图如下：[3]
异特龙 Allosaurus
鲨齿龙科 Carcharodontosauridae
新猎龙 Neovenator
始鲨齿龙 Eocarcharia
昆卡猎龙 Concavenator
高棘龙 Acrocanthosaurus
侏儒鲨齿龙 Shaochilong
鲨齿龙亚科 Carcharodontosaurinae
鲨齿龙 Carcharodontosaurus
南方巨兽龙族 Giganotosaurini
魁纣龙 Tyrannotitan
马普龙 Mapusaurus
南方巨兽龙 Giganotosaurus
高棘龙骨骼（NCSM 14345），位于北卡罗来纳自然科学博物馆（英语：North Carolina Museum of Natural Sciences）
高棘龙分类不明，大多数研究者倾向于鲨齿龙科，其他人则倾向于异特龙科。2011年，史蒂芬·布鲁萨特（Stephen L. Brusatte）、罗格·本森（Roger B. J. Benson）和徐星对克拉玛依龙进行重新描述，发现它是鲨齿龙科的有效属。一项关于坚尾龙类的系统发育分析将其作为基干鲨齿龙科与始鲨齿龙和由更衍生鲨齿龙科构成的演化支一起置于一个三分支（英语：Polytomy）中。[1]巴哈利亚龙也被认为是种鲨齿龙科，但因化石稀少而无法确定。
有人认为，与异特龙科相比，鲨齿龙科与阿贝力龙科的亲缘关系更近，因为两者具有一些相同颅骨特征，然而这些相似点可能源自这两者之间的趋同进化。更多颅骨及颅后骨骼（英语：postcranial）特征支持其与异特龙科的关系。