Pertenece al clado Poposauroidea, un inusual grupo de pseudosuquios del Triásico que incluye formas acuáticas, con vela en la espalda y con pico.El extremo del pubis forma un distintivo gancho que es exclusivo de Poposaurus y algunos otros pseudosuquios primitivos.Las patas posteriores son el doble de largas que las delanteras y se sitúan muy próximas entre sí.En 1907, el paleontólogo J. H. Lees describió un iliaco fósil (parte de la cadera), y lo identificó como perteneciente al fitosaurio Paleorhinus bransoni.Mehl comparó a Poposaurus con Dolichobrachium, otro género previamente descrito, procedente también del Triásico de Wyoming.Mehl notó similitudes entre Poposaurus y los dinosaurios terópodos, incluyendo sus huesos de las patas huecos y un profundo acetábulo en la cadera, pero no lo consideró un dinosaurio debido a que cada vértebra del sacro solo poseía una costilla (los terópodos usualmente tenían múltiples costillas proyectándose desde cada vértebra del sacro).El paleontólogo húngaro Franz Nopcsa lo clasificó como un dinosaurio ornitisquio en 1921, identificando similitudes con los iguanodontianos y los camptosaurios.Por ejemplo, el paleontólogo alemán Oskar Kuhn clasificó a Poposaurus en su propio suborden de ornitisquios, al que denominó Poposauria.En 1930, el paleontólogo estadounidense Oliver Perry Hay situó a Poposaurus en Anchisauridae, una familia de dinosaurios sauropodomorfos.[5] En 1961, el paleontólogo estadounidense Edwin Harris Colbert realizó una extensa descripción del material conocido de Poposaurus y lo clasificó como un dinosaurio terópodo.Colbert pensó que Poposaurus no podía ser un arcosaurio más primitivo porque tenía los huesos de las patas huecos y vértebras complejas, situándolo en Carnosauria, pero ya que su iliaco era distinto del de otros arcosaurios, lo asignó a su propia familia, Poposauridae.En el mismo artículo, Colbert describió un iliaco del Grupo Dockum de Howard County, Texas, que asignó a P.[8] En 2011, un espécimen casi completo de P. gracilis, identificado como YPM VP 057100,[9] fue hallado en la Formación Chinle en el Monumento Nacional Grand Staircase-Escalante, Utah.Éste incluye los miembros delanteros, los posteriores, la cadera, costillas, vértebras dorsales y casi toda la cola.Poposaurus fue situado dentro de Poposauroidea como el taxón hermano del enorme herbívoro Lotosaurus y los shuvosáuridos.[4] Mehl basó su descripción en los largos huesos de las extremidades y el profundo acetábulo, dos características que lo relacionaban con los dinosaurios bípedos.Muchos de sus parientes cercanos (como los grandes rauisúquidos y ctenosauríscidos) eran exclusivamente cuadrúpedos, no podían alzarse en dos patas.Aunque Poposaurus y los primeros dinosaurios eran bípedos, este método de locomoción se desarrolló independientemente en cada grupo.Se supone que Poposaurus tenía un músculo pubioisquiotibial, ausente en las aves y probablemente también en los dinosaurios no avianos.
Un iliaco (hueso de la cadera) de
Poposaurus gracilis
, descrito por Lees en 1907.
Reconstrucción hipotética de la musculatura de las patas de
Poposaurus gracilis
, con los huesos de la extremidad (arriba), los músculos superficiales (en el medio), y los músculos interiores (en el fondo).