Como otros tiranosáuridos, Tyrannosaurus fue un carnívoro bípedo con un masivo cráneo balanceado por una larga y pesada cola. En relación con sus largos y poderosos miembros traseros, los miembros superiores del Tyrannosaurus eran pequeños, pero inusualmente poderosos para su tamaño, y terminaban en dos dedos con garras. Aunque otros terópodos rivalizan o superan a Tyrannosaurus rex en tamaño, era el tiranosáurido más grande conocido y uno de los mayores depredadores conocidos de la Tierra, midiendo hasta 12,8 metros de largo, y 4 metros de alto a las caderas, y con pesos estimados entre 6 a 10 toneladas. Por mucho tiempo, fue el carnívoro más grande en su ambiente, Tyrannosaurus rex debió haber sido el superpredador, cazando hadrosáuridos y ceratópsidos, aunque algunos expertos han sugerido que era principalmente carroñero. El debate de si Tyrannosaurus era un depredador dominante o un carroñero es uno de los más largos en la paleontología.
Tyrannosaurus podía medir aproximadamente 13 metros de longitud y llegaba hasta los 6 metros de altura, con un peso estimado de entre 6 y 10 toneladas. El tiranosaurio poseía un gran cráneo de 1,50 m provisto de fenestras oculares y nasales. Su cráneo presenta un gran número de huesos fusionados, supliendo la movilidad por una estructura más maciza, cosa inusual en los terópodos, que por lo general tenían huesos ligeros. El cuello era grueso, musculoso y corto.
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