Medía aproximadamente 15 metros de longitud, 5 metros de altura, con un peso estimado de 6 toneladas. Vivía en todo el occidente de Norteamérica, desde Alberta (Canadá), hasta Coahuila en México.

El primer espécimen consistente en una vértebra parcial, fue descubierto por Edward Drinker Cope en 1892 y se describió como Manospondylus gigas. Fue atribuida al Tyrannosaurus rex en 1912 por Henry Fairfield Osborn.

Barnum Brown, el conservador auxiliar del Museo Americano de Historia Natural, encontró el segundo esqueleto del T. rex en Wyoming en 1900. Este espécimen fue originalmente nombrado Dynamosaurus imperiosus en el mismo documento en el que el Tyrannosaurus rex fue descrito. Si no hubiera sido por el orden de las páginas, Dynamosaurus se hubiera convertido en el nombre oficial. En total, Barnum Brown encontró cinco esqueletos parciales del T. rex. Brown recolectó su segundo tiranosaurio en 1902 y 1905 en la Formación de Hell Creek, Montana. Este fue el holotipo que se usó para describir al Tyrannosaurus rex por Henry Fairfiend Osborn en 1905.

Cabe señalar que este dinosaurio es mejor conocido por su nombre binomial Tyrannosaurus rex o T. rex, esto simplemente se debe a que su genero es Tyrannosaurus y su especie es T. (Tyrannosaurus) rex que significa "Rey" lo que seria "Lagarto Tirano Rey".

Era el carnívoro terrestre más grande de todos los tiempos. Aunque es uno de los dinosaurios más populares hoy, sólo se han encontrado 8 esqueletos casi completos. Lo peor, es que entre éstos no hay ninguno que tenga las patas delanteras y el final de la cola completos. Los dos dedos de las patas delanteras con que se le suele representar están basados en uno de sus parientes, el Albertosaurus. Respecto a la cola, no se conoce su longitud exacta. Algunos científicos creen que su cola era tan larga que la arrastraba por el suelo al caminar. Se han mencionado longitudes totales del animal desde los 12 hasta los 16 metros.

Con sus grandes dimensiones, era el terópodo más grande, lo bastante como para atajar a la mayoría de los herbívoros de su época. La cabeza de un hombre alto le hubiera llegado a media pantorrilla. Nadie sabe exactamente qué tipo de sonidos emitía, pero quizá rugía o graznaba para llamar a sus crías y para mantenerse en contacto con otros miembros del grupo. Tenía una cabeza enorme, que medía 1.2 metros de longitud, que se unía a un corto y musculoso cuello.

El tamaño de sus grandes mandíbulas le hubiera permitido engullir a un hombre adulto entero de un bocado. Probablemente atacaba a sus presas lanzándose contra ellas con la boca abierta. Para absorber el impacto del golpe, el cráneo estaba reforzado con huesos y músculos que actuaban como amortiguadores. Sesenta largos y afilados dientes recubrían el interior de sus mandíbulas con una fuerza de presión de más de 4 toneladas. Cada diente podía medir hasta 18 centímetros, la longitud de la mano de un hombre, y estaban un poco curvados hacia atrás, dirigidos al interior de la boca, para retener mejor a sus presas. Tenían bordes irregulares y parecían afiladísimos cuchillos de trinchar carne.

Utilizaba su enorme tamaño para embestir y derribar a sus víctimas, que los expertos creen que tal vez cazaba como los leopardos actuales, ocultándose entre los helechos y árboles para sorprender a sus víctimas. Una vez derribadas cerraría sus mandíbulas en torno al cuello de la víctima hasta matarla. Tenía una gruesa y dura piel que le protegía aún más durante la lucha. Su piel se parecía mucho a la de los cocodrilos actuales: escamosa y cubierta de protuberancias rugosas.

Caminando erguido sobre sus dos formidables patas traseras, equilibraba su cuerpo gracias a su larga y ancha cola. Tenían huesos muy pesados que soportaban su enorme peso, y, para soportarlo mejor, los huesos del tobillo estaban soldados entre sí. Eran tan sólidas como las de un elefante, pero tenían la forma de las de un avestruz. Con sus macizas patas podía correr muy deprisa, pero probablemente era demasiado grande y pesado para mantener la marcha durante un período prolongado. Algunos expertos creen que quizá pudiera correr con bastante rapidez en trechos cortos. En estos arranques quizá alcanzaría los 65 kilómetros por hora, como un rinoceronte blanco actual. Pero después bajaría el ritmo hasta unos 30 kilómetros por hora, sobre todo si perseguía a una presa.

Los atletas más veloces pueden alcanzar una velocidad máxima de 25 kilómetros por hora. Por ello, en muchas ocasiones debió recurrir a la emboscada, ocultándose entre los tupidos helechos gigantes. Algunos expertos creen que cazaba en manadas, rodeando a otras manadas de dinosaurios herbívoros. Sus pies eran anchos, para aguantar su peso. Caminaba apoyándose en los dedos, y no en la planta del pie. Tenía tres cortos y fuertes dedos rematados por afiladas garras, dirigidos hacia delante. El cuarto dedo era más pequeño, apuntaba hacía atrás y nunca tocaba el suelo. Algunos creen que le servía para equilibrarse, o para sujetar mejor a las presas.

Cuando comía, utilizaba las garras como las águilas, sujetando el cuerpo contra el suelo y arrancando trozos de carne con las mandíbulas. El aspecto más extraño era el contraste de sus mandíbulas inmensas y sus patas traseras, y sus extremidades delanteras de aproximadamente 1 metro, y provistas tan sólo de dos dedos cortos, rematados por garras resultaban demasiado cortas para permitirle llevarse comida a la boca. Se atribuye su funcionamiento únicamente para agarrar a la hembra en el apareamiento ya que eran inútiles para poder participar durante un ataque.

Sólo se ha descubierto una huella en México que podría ser de un Tyrannosaurus. Crecía a un ritmo de 2.1 kilos diarios, lo que le permitía, en sus casi 30 años de vida, alcanzar las seis toneladas de peso.