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河南大型恐龙展模型出租食肉牛龙的前肢极为短小，可与暴龙科相比。前肢有四指，第四指仅由掌骨构成，被认为用来固定猎物。食肉牛龙的前肢/后肢长度比例为14%，艾伯塔龙的前肢/后肢比为20%，似鸵龙为46%，始祖鸟为96%。食肉牛龙的肱骨长28.5厘米，桡骨长7.3厘米，掌骨长3.7厘米；艾伯塔龙的肱骨遏长32.4厘米，桡骨长15.6厘米，掌骨长9.8厘米；惧龙的肱骨长35.7厘米，桡骨长17.1厘米，掌骨长12厘米。由此显示出食肉牛龙与暴龙科的前肢比例非常类似。食肉牛龙的肱骨/桡骨/掌骨百分比例为72：19：9，而其他前肢小的兽脚类恐龙则为55：27：19左右。大多数兽脚类恐龙的前肢掌心是朝向身体，而食肉牛龙的前肢掌心是略朝后上方，科学家仍不清楚其全部和详细的功用。

在头骨比例上，食肉牛龙与阿贝力龙并不相同。但食肉牛龙具有许多阿贝力龙科的特征，包括：下颞孔大、方骨大、方颧骨与方骨愈合、眶后骨突入于眼眶内、眶前孔缩小、鳞状骨有个往后的突起、上颌骨的后方有狭窄的突起。在1990年，波拿巴等人根据这些特征，将食肉牛龙归类于阿贝力龙科。下颌的齿骨与齿后骨的接触面很小，形成大的下颌孔。颈椎的神经棘短，颈椎的骨骺高大。食肉牛龙的独有特征是颧骨宽、短、高，角从额骨的后背侧延伸出来。

另外，食肉牛龙的前肢短小，与北半球的暴龙、特暴龙类似，但它们生存的大陆受到地理上的隔离，而且是不同科的恐龙，所以是平行演化的结果。

模式种为萨氏食肉牛龙（Carnotaurus sastrei），是唯一已知的种，于1985年由阿根廷古生物学家何塞·波拿巴（Jose F. Bonaparte）命名，化石发现于阿根廷丘布特省的La colonia组。

食肉牛龙的近亲包括奥卡龙（阿根廷）、玛君龙（马达加斯加）及胜王龙（印度），这些恐龙一起被分类在阿贝力龙科下的食肉牛龙亚科之中。其中，食肉牛龙接近奥卡龙，而两者均被分类在食肉牛龙族之中。在阿贝力龙科中，食肉牛龙较肌肉龙（阿根廷）、印度鳄龙（印度）、皱褶龙（尼日）更为衍化，而阿贝力龙的分类位置仍有争议。阿贝力龙科是白垩纪晚期冈瓦那大陆的优势掠食动物，取代鲨齿龙科在白垩纪早期到中期的生态位，而白垩纪晚期的北半球优势掠食动物则是暴龙科。