Stejně jako ostatní zástupci skupiny byl také Nothronychus vybaven bezzubým zobákem, "ptačí" pánví a čtyřprstými zadními končetinami. Chodil po dvou končetinách v poměrně vzpřímené pozici a dosahoval délky asi 4-6 metrů.[3] Hmotnost činila u velkých jedinců až kolem 1,2 tuny.[4][5] Jiný odhad udává tomuto teropodovi hmotnost kolem 990 kg.[6]
Tito dinosauři žili v bažinaté lesnaté krajině a podle novějších výzkumů byli pravděpodobně býložraví.[7] Mohli být také částečně opeření. Stavba jejich pánevních kostí připomínala stavbu pánve současných ptáků (částečně vytvořené synsacrum). Výzkum mozkovny tohoto dinosaura potvrdil, že z hlediska stavby mozku a nervových výběžků v lebce šlo o typického zástupce evolučně odvozených célurosaurů (v tomto případě therizinosaurů).[8]
Výzkum fosilií počítačovým tomografem ukázal, že tento teropod měl některé obratle pneumatizované (duté a vyplněné vzduchem). Jeho dýchací systém byl zároveň podobný ptačímu, měl tedy tzv. "dvojí dýchání" a jednosměrnou ventilaci.[9]
↑Roger B. J. Benson, Gene Hunt, Matthew T. Carrano & Nicolás Campione (2017). Cope's rule and the adaptive landscape of dinosaur body size evolution. Palaeontology. doi: 10.1111/pala.12329. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pala.12329/full
↑David K. Smith, R. Kent Sanders & Douglas G. Wolfe (2018). A re-evaluation of the basicranial soft tissues and pneumaticity of the therizinosaurian Nothronychus mckinleyi (Theropoda; Maniraptora). PLoS ONE. 13(7): e0198155. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0198155
Zanno, L. E., Gillette, D. D., Albright, L. B., and Titus, A. L. (2009). A new North American therizinosaurid and the role of herbivory in 'predatory' dinosaur evolution. Proceedings of the Royal Society B. doi: 10.1098/rspb.2009.1029.
Gillette, D. D. (2007). Therizinosaur: Mystery of the Sickle-Clawed Dinosaur. Arizona Geology. 37(2): 1-6.
Kirkland, J. I., and Wolfe, D. G. (2001). First definitive therizinosaurid (Dinosauria; Theropoda) from North America. Journal of Vertebrate Paleontology. 21(3): 410-414.