Jorge Calvo i współpracownicy wskazali na podobieństwa anatomiczne megaraptora i bazalnych tetanurów, takich jak karcharodontozaury, Baryonyx i Torvosaurus, jednak stwierdzili, że budowa kończyn przednich odróżnia go od wszystkich tych teropodów.
Kolejny okaz odkryto na stanowisku Futalognko, około 80 km na północ od formacji Portezuelo. Obejmuje on niemal kompletne ramię megaraptora, dowodzące, że kości interpretowane początkowo przez Novasa jako stopa zwierzęcia, w rzeczywistości należały do jego dłoni. Wskazuje też, że Megaraptor nie jest celurozaurem, lecz bazalnym tetanurem, u którego – podobnie jak u niektórych spinozaurów – wykształcił się długi, zakrzywiony pazur na dłoni. Pierwsza analiza kladystyczna, w której uwzględniono megaraptora, została przeprowadzona w 2007 roku przez Nathana Smitha i współpracowników – według niej Megaraptor jest przedstawicielem Carcharodontosauridae bliżej spokrewnionym z giganotozaurem i karcharodontozaurem niż z tyranotytanem lub sinraptorem.