Tyrannosaurus rex был одним из самых крупных наземных хищников всего времени. Длина голотипа (AMNH 502) оценивается в 10,6 м, а высота до бедер — 3,4 м[10]. Самый большой из относительно полных скелетов, FMNH PR2081 по прозвищу «Сью», в длину достигает 12,3 метра[6] и имеет высоту на уровне бедра в 4 метра[7]. Оценка массы тела этого образца в течение многих лет сильно изменялись: обычно от 5,4 тонн до 6,8 тонны[11][12][13][14], реже — более чем 7,2 тонны[15] или менее чем 4,5 тонны[16][17], самая современная же оценка равняется примерно 9,5 тоннам[6]. В 2009 году палеонтолог Пакард и его коллеги протестировали метод измерения массы динозавров на слонах и пришёл к выводу, что прежние техники измерения были весьма несовершенны и масса динозавров зачастую переоценивалась, соответственно, масса тираннозавра могла оказаться гораздо меньше, чем было принято считать[18]. Однако, более современные измерения (выполненные при помощи метода GDI, в котором объём животного вычисляется с помощью построения множества сечений и умножения их средней площади на длину тела) позволили заключить, что масса тела самого большого из найденных типовых экземпляров приближается[19] либо даже превышает 9,5 тонн[6]. Существуют фрагментарные окаменелости, принадлежавшие, возможно, еще более крупным тираннозаврам. Так, Грегори С. Пол оценивает длину образца UCMP 118742 (81 см верхнечелюстная кость) приблизительно в 13,6 м, высоту на уровне бедер — в 4,4 метра, а массу — в 12 тонн[10].