Assim como outros representantes da família Tyrannosauridae, o T-rex foi um carnívoro bípede com um crânio cilíndrico e uma grossa e musculosa cauda. Suas pernas eram longas e musculosas, mas seus braços eram extremamente curtos e finos, além desses animais também possuírem três dedos ao fim de cada perna e dois dedos nos braços. Na idade adulta um T-rex podia atingir até 6,5 metros de altura e 13 metros de comprimento. Seu crânio podia passar dos 1,5 metros, e com um peso de mais de 10 toneladas as fêmeas eram maiores que os machos. Um recente estudo comprova que o t-rex tinha a mordedura mais poderosa do planeta, sua mandíbula , exercia uma pressão de 6 toneladas , t.rex tinha 60 dentes mais de 20 centímetros cada um. Estima-se também que suas musculosas pernas permitiam que o animal atingisse uma velocidade superior a quarenta quilômetros por hora em uma corrida livre. Hoje, há mais de trinta esqueletos de tiranossauros totalmente remontados, e é exactamente essa abundância de material fóssil disponível que permitiu que esses animais fossem profundamente estudados para se descobrir os principais aspectos de sua biomecânica, apesar de que sua fisiologia e seus hábitos diários ainda são frutos de debate até hoje.

O achado de um crânio de tiranossauro danificado comprova que deveriam ocorrer violentas batalhas por alimento e pelo direito de se acasalar entre os indivíduos dessa mesma espécie. Apesar de não ter sido o maior carnívoro bípede, pois era superado em tamanho pelo Espinossauro, possuíam grandes prolongações espinhais nas vértebras de suas costas, podendo chegar a 2 metros, fazendo dele um pouco ou nada maior, mas seu peso era muito inferior ao do tiranoussauro rex, que foi o primeiro a ter um fóssil totalmente remontado, umas das razões que o levou a se tornar o mais famoso dos dinossauros, e sua reputação de grande predador o levou a ser representado como principal vilão em todas as mídias em que aparece, tornando-se símbolo de sua raça e uma referência no campo da caça pela alimentação.