Segnosaurus es conocido de la Formación Bayan Shireh, donde vivió junto a sus compañeros terizinosaurios Erlikosaurus y Enigmosaurus, estos géneros relacionados probablemente estaban divididos por nichos.

[2]​[4]​[1]​ Se sabe que los terizinosaurios tenían plumas simples y primitivas , como lo demuestran los fósiles del género basal, o "primitivo", Beipiaosaurus, el segundo dinosaurio conocido que no es ave conservado con tales tegumentos después de Sinosauropteryx y Jianchangosaurus.

La parte portadora de dientes era casi rectangular y se inclinaba hacia abajo en la vista lateral con un arco pronunciado a lo largo de la longitud superior del extremo frontal, más extremo que lo que se conoce en otros terizinosaurios.

Los dientes estaban restringidos a los dos tercios frontales del dentario, que tenía 24 alvéolos, cavidades dentales, de una manera similar a Jianchangosaurus pero diferente de Erlikosaurus, en el que casi todo el dentario estaba dentado, con 31 alvéolos.

En cambio, esta fila estaba directamente en línea con y en el lado de la cresta en Erlikosaurus.

El surco meckeliano que corría a lo largo del lado interno de la mandíbula, se colocó más abajo que en Erlikosaurus.y tuvo una profundidad constante hasta la posición del decimotercer diente, después de lo cual se ensanchó.

Las carinas de los bordes posteriores también estaban muy modificadas y bifurcadas, partidas en dos, cerca del cuello del diente, donde formaban una faceta triangular aplanada y elevada, que se proyectaba desde la corona del diente y contactaba o se acercaba a las carinas plegadas en el borde frontal de las coronas detrás de ellas,esta disposición está presente en los dientes 2-12.

El decimocuarto alvéolo en el dentario derecho del holotipo está amurallado por aparentemente debido a una lesión o enfermedad, que genera crecimiento óseo, pero los dientes en esa parte del dentario están dañados, por lo que no es posible determinar cómo los dientes se vieron afectados por esto.

La textura del esmalte parece haber sido ampliamente irregular y las raíces de los dientes eran casi circulares.

[1]​[8]​[9]​[10]​ La pelvis de Segnosaurus era robusta y tenía lóbulos marcadamente dirigidos hacia los lados en la parte delantera.

Esta característica sólo se conoce de las aves y sus más cercanos familiares celurosaurios, mientras que otros dinosaurios terópodos habían dirigido hacia delante huesos púbicos.

[11]​[10]​ El hueso púbico estaba alargado, aplanado hacia los lados y tenía una proyección elipsoide o "bota" en la parte delantera de su extremo inferior.

La tibia era recta, ligeramente más corta que el fémur y estaba torcida a lo largo de su eje.

Los pies funcionalmente tetradáctilos, de cuatro dedos, eran exclusivos de los terizinosaurios derivados, los terizinosaurios basales y todos los demás terópodos tenían pies tridáctilos en los que el primer dedo era corto y no llegaba al suelo.

Externamente, el metatarso era similar, aunque proporcionalmente más grande, que los de los prosaurópodos, un grado evolutivo tempranode sauropodomorfos .

El dedo del pie ungual era robusto, muy curvado, plano a los lados y más puntiagudo que los de los prosaurópodos.

El hemimandibula izquierdo está fragmentado y conserva la parte anterior con algún desplazamiento de hueso por aplastamiento.

Segnosaurus y sus parientes, que ahora se reconocen como terizinosaurios, "reptiles guadaña", fueron considerados durante mucho tiempo un grupo enigmático.

[16]​ En 1980, Barsbold y Perle nombraron al nuevo infraorden de terópodos Segnosauria, que solo contiene Segnosauridae.

En el mismo artículo, nombraron al nuevo género Erlikosaurus, conocido por un cráneo bien conservado y un esqueleto parcial, que tentativamente consideraron un segnosaurido, y reportaron una pelvis parcial de un segnosaurio indeterminado, ambos de la misma formación que Segnosaurus.

[9]​ Aunque Erlikosaurus era difícil compararlo directamente con Segnosaurus porque sus restos estaban incompletos, Perle declaró en 1981 que no había justificación para separarlo en otra familia.

Concluyó que Therizinosauridae, Deinocheiridae y Segnosauridae, todos con extremidades anteriores agrandadas, representaban el mismo grupo taxonómico.

[21]​ David B. Norman consideró la idea de Paul polémica y "destinada a provocar mucha discusión" en 1985.

También colocó segnosauria dentro de Phytodinosauria, un superorden que Robert Bakker había creado en 1985 para contener a todos los dinosaurios herbívoros.

Si bien Alxasaurus era similar en algunos aspectos a los prosaurópodos, la morfología detallada de sus extremidades lo vinculaba con Therizinosaurus y segnosaurianos.

Los taxones basales que ayudaron a iluminar la evolución temprana del grupo, como Falcarius en 2005, también fueron descubierto.

Sin embargo, no ha habido complejidad en la morfología dental, que se encuentra en muchos otros grupos herbívoros.

[26]​ Paul representó un esqueleto "segnosaurio" parecido a un prosaurópodo, un compuesto de varios géneros, en una postura cuadrúpedo en 1988.

Las múltiples nidadas indican que algunos terizinosaurios anidaban coloniales como hadrosáuridos, prosaurópodos, titanosaurianos y aves.

Además de Segnosaurus, los miembros del grupo incluían Erlikosaurus, Enigmosaurus y posiblemente un cuarto tipo.