Notre connaissance du monde des dinosaures demeure très partielle; on ne connaît de nombreuses espèces que par des restes squelettiques fragmentaires. En 1948 par exemple, on a découvert en Mongolie, dans des dépôts du Crétacé tardif datant de 70 millions d'années, d'énormes griffes recourbées. Il s'agissait des premiers vestiges mis au jour de cet animal.

Quand on a décrit ces restes en 1954, on a d’abord pensé qu’ils appartenaient à une tortue géante inconnue. Voilà pourquoi son nom d'espèce, cheloniformis, signifie « ressemblant à une tortue ». Le nom du genre, Therizinosaurus, évoque la forme en faucille des griffes géantes : il vient du mot grec therizo, qui veut dire « moissonner, faucher ».

Mais la découverte d'autres ossements de Therizinosaurus, dont des pattes antérieures et postérieures articulées a conduit les scientifiques à reclasser cette espèce parmi les dinosaures théropodes.

Selon les estimations, Therizinosaurus cheloniformis mesurait environ 11 m (36 pi) de longueur et pesait près de 2,7 t (3 ti). Ses membres avant étaient d'environ 3 m (10 pi) de longueur. Une des énormes griffes mises au jour mesurait 70 cm (27 po) sur la courbure externe.

Grâce à la découverte, vers la fin des années 1980 en Mongolie, d'éléments plus complets du squelette et du crâne d'une espèce parente, Alxasaurus, les paléontologues ont pu reconstituer le squelette et l'allure générale de Therizinosaurus. La ressemblance du crâne avec celui des sauropodes ainsi que la structure des mâchoires et la dentition incitent les paléontologues à ranger Therizinosaurus au nombre des herbivores, ce qui constitue un trait original chez les théropodes généralement carnivores. Avec son long cou et ses pattes avant souples, Therizinosaurus était bien équipé pour atteindre la végétation haute.