Othnielosaurus miał niewielkie, liściokształtne zęby policzkowe, podczas gdy zęby premaksillarne były żłobkowane w mniejszym stopniu. Podobnie jak inne ornitopody z grupy hipsylofodontów lub iguanodontów, takich jak Hypsilophodon, Thescelosaurus czy Talenkauen, otnielozaur miał wzdłuż żeber pancerz składający się z chrzęstnych płytek.
Klasyfikacja Othnielosaurus (znany także jako Laosaurus, Nanosaurus i Othnielia) jest zazwyczaj uznawany za ornitopoda z grupy hipsylofodontów – kiepsko poznanej i słabo zdefiniowanej grupy niewielkich, biegających roślinożernych dinozaurów. Robert Bakker i współpracownicy w opisie nowego taksonu Drinker nisti z 1990 podzielili rodzaj Othnielia na dwa gatunki – O. rex i O. consors – i umieścili „otnielidy” jako bardziej bazalne niż hipsylofodonty. Ogólna idea bazalności „otnielidów” w stosunku do innych ornitopodów została wsparta nowszymi badaniami wskazującymi na parafiletyzm Hypsilophodontidae, jednak Drinker pozostał kontrowersyjny, gdyż nie ukazały się na jego temat inne prace poza jego pierwszym opisem. Z otnielozaurem łączone były również inne bazalne ornitopody, w szczególności Hexinlusaurus, który przez co najmniej jednego autora został uznany za gatunek „otnielii”, O. multidens.