Esta especie fue descrita originalmente en el año 1847 por el zoólogo francés Achille Valenciennes bajo el nombre científico de Vastres agassizii.

[1]​ El nombre específico agassizii rinde honor al ictiólogo suizo Louis Agassiz.

Si bien el único ejemplar conocido (el holotipo) fue destruido durante un bombardeo en la Segunda Guerra Mundial, la especie puede reconocerse sobre la base de la descripción original, que incluía ilustraciones osteológicamente detalladas.

[2]​[3]​ Arapaima agassizii se caracteriza, entre otros detalles, por tener extremadamente largo el cuarto infraorbitario, y por tener el cuerpo delgado.

Se separa de A. leptosoma por no tener relativamente ancho el pedúnculo caudal (4 % del largo total contra el 6 % en esa especie), y por tener 43 dientes en el maxilar (frente a 28 en A.