Blízcí příbuzní Dromaeosauridů, dinosauři v Troodontidae tvoří druhou skupinu Deinonychosaurů. Jsou to nejchytřejší savci vůbec. Fosilie jsou v současnosti známy ze Severní Ameriky, Asie a Evropy.
Tito dinosauři žili od střední jury do konce křídy a masového vymírání na konci zmíněného období.
Existuje více možností rodů zahrnutých do čeledi Troodontidae a také to, jak jsou příbuzné. Velmi primitivní druhy, jako je Anchiornis huxleyi, byly různými studiemi střídavě zjištěny jako raní troodontidi nebo raní členové úzce příbuzné skupiny avilae. Níže uvedený cladogram navazuje na výsledky studie Pascala Godefroita a jeho kolegů z roku 2013.
V roce 2014 Brusatte, Lloyd, Wang a Norell publikovali analýzu Coelurosauria, zjednodušenou verzi znázorněnou níže. Tato analýza zahrnovala více druhů troodontů, ale nepodařilo se vyřešit mnoho jejich vzájemných vztahů, což vedlo k velkým „polytomiím“ (souborům druhů, u nichž je pořadí větvení v rodokmenu nejisté).
V roce 2017 Aaron van der Reest a Phil Currie publikovali nový rod a druh Latenivenatrix mcmasterae a vytvořili podčeleď Troodontinae, definovanou jako skupina troodontidů pocházejících z posledního společného předka Gobivenator mongoliensis a Zanabazar junior.