La especie tipo , Nemegtosaurus mongoliensis, fue descrita por primera vez por Nowinski en 1971 sobre la base de ZPAL MgD-I/9.

[1]​ Dong describió una segunda especie, N. pachi , en 1977 sobre la base de los dientes IVPP V.4879 , pero es un nomen dubium.

El cráneo se asemeja a los diplodocoides en ser largo y bajo, con dientes en forma de lápiz.

Sin embargo, el trabajo reciente ha demostrado que Nemegtosaurus es de hecho un titanosauriano, estrechamente relacionado con animales como Saltasaurus,[3]​ Alamosaurus y Rapetosaurus.

Pero no fue hasta 2004 cuando el cráneo de Bonitasaura y Rapetosaurus fueran asignados firmemente a Titanosauria, que Nemegtosaurus adquiriera su actual estatus, en él se erige la subfamilia Nemegtosaurinae dentro se Saltasauridae para contenerlos.

Su tamaño estimado en aproximadamente 14 metros de largo[8]​ puede haber ofrecido a un adulto alguna protección contra Tarbosaurus, pero los juveniles habrían sido vulnerables.