Autorzy opisu rodzaju uznali zwierzę za dinozaura. Posiada on jednak pewne cechy spotykane też u innych triasowych archozaurów. Nesbitt i współpracownicy nie mieli pewności co do pozycji systematycznej zwierzęcia; przeprowadzone analizy filogenetyczne nie były w stanie jednoznaczne jej określić. Gdy przeprowadzano analizy uwzględniając tylko dane o budowie okazu holotypowego uzyskiwano trzy możliwe i równie prawdopodobne wyniki: Nyasasaurus mógł być taksonem siostrzanym do dinozaurów, najbardziej bazalnym dinozaurem ptasiomiednicznym albo teropodem siostrzanym do dilofozaura. Z kolei gdy w analizie uwzględniano tylko dane o budowie okazu SAM-PKK10654 uzyskiwano drzewo, według którego okaz ten był siostrzany do kladu obejmującego rodzaj Tawa i neoteropody. Wreszcie w analizach uwzględniających dane o budowie obu okazów Nyasasaurus mógł być siostrzany do dinozaurów, najbardziej bazalnym dinozaurem ptasiomiednicznym albo taksonem siostrzanym do kladu obejmującego Tawa i neoteropody. Na drzewie ścisłej zgodności (strict consensus), wygenerowanym w oparciu o uzyskane wcześniej drzewa o największej parsymonii, rodzaj jest w nierozwikłanej politomii z dinozaurami ptasiomiednicznymi, zauropodomorfami i kilkoma taksonami zaliczanymi do teropodów.