正模标本（编号CEUM7319）是一个头颅骨的上颌，是由双胞胎古生物学家Celina Suarez、Marina Suarez发现于美国犹他州的雪松山组（Cedar Mountain Formation）黄猫段，地质年代可能约1亿3000万年前，地质年代大约相当于贝里亚阶早期。

在2010年，菲力·森特（Phil Senter）、詹姆士·柯克兰（James Kirkland）等人将这些化石进行叙述、命名，模式种是苏氏双子盗龙（G. suarezarum）。属名在拉丁文意为「双子的盗贼」，种名则是以发现化石的Suarez兄弟为名。

根据其上颌骨头，可知双子盗龙的体型类似其他白垩纪早期的伤齿龙科，例如伤齿龙。由于可鉴定特征少，目前无法确定双子盗龙在伤齿龙科的详细演化位置，只能确定它们是拜伦龙、曲鼻龙的近亲。