Okno przedoczodołowe tego rodzaju jest większe niż u większości Macronaria, choć wydłużone w mniejszym stopniu niż u nemegtozaura. Cechą wyjątkową Tapuiasaurus jest obecność przedniego wyrostka na kości jarzmowej pokrywającego górną krawędź kości szczękowej i tworzącego większość dolnej krawędzi okna przedoczodołowego. Budowa żuchwy przypomina tę występującą u innych Nemegtosauridae. Kość łokciowa jest wydłużona, a promieniowa rozszerzona na dystalnym końcu. Kręgi przedkrzyżowe są tyłowklęsłe i wysoce spneumatyzowane.
Według analizy filogenetycznej przeprowadzonej przez Zahera i współpracowników Tapuiasaurus jest zaawansowanym przedstawicielem Titanosauria – należy do kladu Nemegtosauridae, obejmującego również Nemegtosaurus i Rapetosaurus. Drugi spośród tych rodzajów jest prawdopodobnie bliżej spokrewniony z Tapuiasaurus, co wspiera kilka cech czaszki niewystępujących u nemegtozaura. Zaawansowana pozycja Tapuiasaurus – mimo iż wiele pozaczaszkowych synapomorfii zaawansowanych tytanozaurów jest u niego nieobecnych – jest silnie wspierana, a uzyskanie pozycji u podstawy kladu Lithostrotia wymaga wydłużenia drzewa o sześć stopni w stosunku do najbardziej