As descobertas iniciais eram incompletas e mostravam uma estranha anatomia com características típicas dos terópodes, prosauropodes e ornitísios. Isto levou alguns cientistas a pensar que os segnosauros eram uma subordem de dinossauros primitivos que sobreviveu tarde.
Foi somente em meados dos anos 90 que sua verdadeira identidade como herbívoros descendentes dos terópodes carnívoros se tornou geralmente aceita. O Alxasaurus foi descoberto e tinha características mais típicas dos terópodes; e o Therizinosaurus foi reconhecido como um membro do grupo dos segnosauros.
A conexão entre os terizinossauros e outros terópodes foi esclarecida quando membros primitivos do grupo, tais como Beipiaossauro (1999) e Falcarius (2005) foram descobertos. Os cientistas que descreveram o Falcarius observaram que ele parecia representar um estágio intermediário entre os terópodes carnívoros e herbívoros, uma espécie de "elo perdido" entre os maniraptoranos predadores e os terizinosauros devoradores de plantas.
Embora sejam agora classificados como terópodes, os terizinosauros tinham crânios semelhantes aos dos saurópodes e a forma de seus dentes e mandíbulas faz com que seja provável que fossem herbívoros.