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  鐮刀龍的第一個化石發現於1948年,是由一個蘇聯與蒙古組成的挖掘團隊所發現,發現於蒙古的納摩蓋吐組(Nemegt Formation)。這個挖掘團隊發現了數個巨大的指爪,經測量後發現有75公分長。在1954年,這種動物由蘇聯古生物學家葉夫根尼·馬列夫(Evgeny Maleev)命名為鐮刀龍屬("Therizinosaurus")。馬列夫認為鐮刀龍是種類似烏龜的大型爬行動物,身長約12米,而大型指爪是用來捕捉魚類。正模標本(編號PIN 551-483)是其中的指爪化石。然而,當時並不清楚這些化石屬於何種動物;直到50年代早期發現了更多的化石,例如更多的指爪,以及部分前肢與後肢。後來在1970年代,同為蘇聯古生物學家的羅特傑斯特文斯基提出鐮刀龍屬於獸腳亞目恐龍,而非烏龜的看法。  大約在羅特傑斯特文斯基提出恐龍說的同時,中國北部與蒙古都發現了數個鐮刀龍的近親,例如死神龍、慢龍,這些新物種都有助於釐清鐮刀龍類的演化位置。一直以來對於鐮刀龍類的祖先都有不同的理論被提出,有些科學家甚至提出鐮刀龍類是蜥腳形亞目後代的假設;也有學者認為鐮刀龍類根本不屬於蜥臀目或鳥臀目,而是自成另一個演化支。但最近幾年,隨著愈來愈多儲存良好的化石發現,例如:1993年發表的阿拉善龍、與1996年發表的北票龍等,都呈現出類似鳥類的骨盆、腳部、頭顱,而這些都顯示鐮刀龍類可能屬於獸腳亞目的手盜龍類。

  雖然鐮刀龍的化石並不完整,但可參考其他鐮刀龍科來重建其特徵。如同其近親,鐮刀龍擁有小型頭部與喙狀嘴,以及長頸部。鐮刀龍是二足恐龍,從寬廣的骨盆可看出牠們擁有寬廣的大型身體。手臂長度為2.5米,甚至可達3.5米。腳部上有4個腳趾,其中3個是用來支撐重量,趾爪短而彎曲。第一趾爪縮短成上爪,與其他獸腳亞目不同。2016年,美國現代古生物學先驅之一葛瑞格利·保羅(Gregory S. Paul)估計鐮刀龍的身長最高可達10米,體重至少有5噸。在鐮刀龍家族中是已知最大型的成員,甚至在手盜龍類中也位居第二(僅次於恐手龍)。  鐮刀龍最顯著的特徵是手部的三個巨大指爪,指爪長而彎曲、狹窄。鐮刀龍類普遍擁有大型指爪,而鐮刀龍的指爪最大,是已知動物裡的最大型指爪。指爪的化石並不完整,但這些指爪長度可能接近2到3呎,其中最長的是第二指爪。

  由於沒有發現顱骨,鐮刀龍的食性仍在爭論中,但牠們最可能是草食性動物,牠們使用大型指爪將樹葉送入嘴中。其他的假設認為牠們是以白蟻為食,使用指爪將大型白蟻冢挖開;但依照鐮刀龍的巨大體型來看,牠們似乎不太可能以昆蟲為食,而且牠們的寬廣嘴部與平坦牙齒顯示牠們應該是草食性動物。鐮刀龍被認為有者類似現代大猩猩或史前地懶的生活方式,使用牠們的長手臂與銳利指爪來抓取樹上的食物。  鐮刀龍的指爪可能還有其他功能,例如:抵抗掠食動物(如同時代的特暴龍)、或是物種內的競爭打鬥(可能為了領地或求偶)。或者,這些指爪也可能綜合了以上功能。  由於鐮刀龍的近親北票龍已確定擁有羽毛,因此鐮刀龍身上很可能也覆有羽毛。

  馬列夫在命名鐮刀龍時,將牠們歸類於鐮刀龍科,但他當時認為鐮刀龍是種奇特的巨大海龜,具有大型指爪。之後,鐮刀龍科、慢龍科被發現有相同範圍,而鐮刀龍科的命名時間較早,因此具有優先權。目前難以確定鐮刀龍科的內部關係,以及鐮刀龍下目與其他獸腳類恐龍的關係。除了鐮刀龍、慢龍、死神龍以外,還有年代較早的南雄龍、懶爪龍。
鐮刀龍屬(屬名:)是種大型的獸腳類恐龍,屬於鐮刀龍超科(原先為慢龍下目)。其屬名意為「鐮刀蜥蜴」,therízein()在希臘文意為「切割」或「砍斷」,sauros()意為「蜥蜴」。鐮刀龍可生長至9.6米長,重量可達3到6噸。到目前為止,鐮刀龍屬僅有一個已承認種,龜型鐮刀龍("T. cheloniformis")。鐮刀龍生存於晚白堊紀(馬斯特裡赫特階),約7000萬年前,是鐮刀龍類中較晚出現,但卻是最大型的物種。鐮刀龍的化石首次發現於蒙古,當首次被發現時,牠們被認為是種烏龜,這也是其種小名的來源,但現在鐮刀龍被認為是種獸腳亞目手盜龍類恐龍。