從2000年開始,猶他大學進行名為「Kaiparowits Basin Project」的挖掘計畫,在美國猶他州南部的大階梯-埃斯卡蘭特國家保護區進行挖掘活動。在2008年,M. J. Knell在一個灰黑色粉砂岩與細粒砂岩的露頭,發現一個小型獸腳類恐龍的化石,以及分類不明的小型恐龍蛋殼碎片。正模標本(編號UMNH VP 19479)是一個部分顱後身體骨骼,是個亞成年個體。化石包含:背椎、薦椎、尾椎、左尺骨、前肢的骨頭碎片、部分骨盆、以及大部分後肢。[1]。
在2011年,芝加哥菲爾德博物館的古生物學家林賽·札諾(Lindsay E. Zanno)等人將這個化石進行敘述、命名,模式種是桑普森氏塔羅斯龍(T. sampsoni)。屬名有雙關意義,第一是來自於希臘神話的有翼青銅巨人塔羅斯(Talos),腳踝是他的最脆弱處;第二是轉變自英文裡的爪(Talon)。種名則是以古生物學家史考特·山普森(Scott D. Sampson)為名,他是猶他州自然史博物館的館長,該挖掘計畫的發起人,也參與《恐龍星球》(Dinosaur Planet)等恐龍科普電視節目的製作過程[1]。