Na drzewach ścisłej zgodności Arcusaurus jest bazalnym zauropodomorfem nie należącym do Plateosauria, bliżej spokrewnionym z Plateosauria niż z Saturnalia i Pantydraco ale bardziej bazalnym niż Ruehleia, Plateosauravus, Efraasia i tekodontozaur (na drzewie uzyskanym w oparciu o macierz danych z analizy Yatesa) lub w nierozwikłanej politomii z Plateosauria, Saturnalia i tekodontozaurem (na drzewie uzyskanym w oparciu o macierz danych z analizy Upchurcha, Barretta i Galtona). Jednak wystarczy wydłużenie drzewa filogenetycznego (uzyskanego w oparciu o macierz danych z analizy Yatesa) o trzy stopnie w stosunku do najbardziej parsymonicznego, aby Arcusaurus stał się przedstawicielem Anchisauria i taksonem siostrzanym w stosunku do najwęższego kladu obejmującego zauropody i Aardonyx.
Budowa zachowanych kości Arcusaurus (m.in. otwarte szwy między kośćmi puszki mózgowej) sugeruje, że wszystkie one należały do osobników młodych. Stąd też autorzy rozważali możliwość, że skamieniałości Arcusaurus pereirabdalorum mogą w rzeczywistości nie należeć do odrębnego gatunku zauropodomorfa, lecz do młodych osobników z gatunku Aardonyx celestae, znanego z tych samych osadów formacji Elliot.