לטירנוזאורוס הייתה גולגולת ענקית באורך של יותר ממטר וחצי, שיניים עבות ומשוננות שהתאימו לרסק עצמות, וידיים קצרות עם שתי אצבעות בלבד. הגדולים שבהם הגיעו לאורך של כ־12 מטרים, והמשקל שלהם מוערך בכמה טונות — לפי רוב ההערכות כ־8 טון ויותר.
נמצאו ממנו כמה שלדים כמעט שלמים, והמפורסם בהם נקרא ״סו״. מטבעות הגדילה בעצמות יודעים שהוא גדל מהר מאוד בגיל הנעורים, ושרוב הפרטים חיו פחות משלושים שנה. החוקרים עדיין מתווכחים על תפקיד הידיים ועל המהירות שלו.
הטירנוזאורוס הוא גם אחד הדינוזאורים הנחקרים ביותר בעולם. חוקרים בדקו את מבנה האוזן הפנימית שלו בסורקים, חישבו את כוח הנשיכה בעזרת מודלים ממוחשבים, ואפילו מצאו עקבות של מחלות בעצמות. ובכל זאת, כל שנה מתפרסם עליו משהו חדש.