暴龍

词源

在1905年，美国自然史博物馆的亨利·费尔费尔德·奥斯本创造了“Tyrannosaurus rex”（君王霸王龙）一词。属名衍化自古希腊文，“τυραννος/tyrannos”意为“暴君”，而“σαυρος/sauros”意为“蜥蜴”。种小名“rex”在拉丁语中意为“国王”。因此，君王霸王龙的学名意为“暴君蜥蜴”，以突显它们的体型对于同时代的其他物种具有优势。

体征

霸王龙是陆地上出现过的最大型肉食性动物之一。根据目前保存最完整的霸王龙化石“苏”（编号FMNH PR2081）可以了解其体型。“苏”身长12.8米，臀部高达4米；这个数据仅次于更大型的棘龙与南方巨兽龙，还有鲨齿龙与马普龙。在过去几年，霸王龙的体重估计值的变化很大，从超过10吨到少于5吨，而目前的估计值多在5到10吨之间，平均体重7.2吨。

头颅骨

目前已知最大型的霸王龙头颅骨长达1.6米。与其他兽脚类恐龙相比，霸王龙的头颅骨非常大，并有许多不同特征。霸王龙的头颅骨后方宽广，口鼻部狭窄。霸王龙的眼睛朝向前面，使双眼的视觉重叠区比较大，可以看到更广的立体影像，具有颇佳的立体视觉。
头颅骨的部分骨头是固定的，例如鼻骨，可防止骨头间的滑动。头颅骨上有大型洞孔，可减轻头部重量，并提供肌肉附着点。头颅骨的许多骨头内有微小的空间，可使头部较轻、更为灵活。这特点与其它的头部特征，使霸王龙科具有强大的咬合力，并超越其他的非霸王龙科兽脚类恐龙。虽然大部分霸王龙科动物的下颌前端为V字型，霸王龙的下颌前端呈U字型，这增加了单次咬合时所能撕咬下的肉块体积，却也增加了前段牙齿所遭受的压强。霸王龙的颌部由多个骨头组成，可用来吸收猎物挣扎时的震动力，防止颌部受损。

牙齿

如同其他霸王龙科恐龙，霸王龙的牙齿前后缘呈锯齿状。此外，霸王龙的牙齿为异齿型。前上颌骨的牙齿属于凿状牙，牙齿间紧密排列，横剖面为D形，后侧有明显的棱脊，牙齿向后弯曲。D形横剖面、后侧明显棱脊、与往后弯曲的特点，减低了霸王龙咬合时牙齿陷入猎物身体内的可能性。后段的牙齿较为粗壮，外型类似香蕉，牙齿间空间较宽，也有明显的棱脊。上颌后段牙齿较下颌后段牙齿更大。目前所发现最大的霸王龙牙齿，包括齿根在内有20公分长。在其他恐龙身上发现的大型齿痕，显示霸王龙的牙齿可刺穿坚硬的骨头。霸王龙在拥有恐龙之中最强大的咬合力之一，也是咬合力最大的动物之一。经常发现霸王龙的受伤或断裂牙齿，但与哺乳类不同的是，霸王龙科的牙齿是不停成长、替换的。
如同其他兽脚类恐龙，霸王龙的颈部呈S形弯曲，但较短、较健壮。霸王龙的头颅骨长度是脊柱（髋骨到头部）的一半，显示它们的粗短颈部必须充满强壮的肌肉，才能支撑巨大的头部。与身体相比，霸王龙的前肢非常小。长久以来，霸王龙的前肢被认为只有两指，但近年的两个研究，发现霸王龙有额外的小型掌骨，可能代表已退化的第三指。
就身体与后肢比例而言，霸王龙的后肢却是兽脚类恐龙之中最长的之一。霸王龙的后肢强壮，每只脚各承受约半只大象的重量。脚掌只有三个脚趾接触地面，跖骨离地。脚后另有一上爪。霸王龙的中跖骨挟长，与两侧跖骨形成夹跖型态。踝部关节呈简单的绞炼型态；而稳固的踝部使它们可以在崎岖的地面行走。
霸王龙的尾巴大且重，长度约与身体相当，有时包含超过40个尾椎骨，可与头部与身体保持平衡。为了平衡霸王龙的体重，它们身体的许多骨头是中空的。这可以减轻身体的重量，同时维持了骨头的强度。

分类

在过去，霸王龙科被推测可能与侏罗纪的大型肉食性恐龙有亲缘关系，例如斑龙超科与肉食龙下目。但近年化石证据显示这群恐龙在很早期已经分开进化，霸王龙应属于较衍化的虚骨龙类演化支。
霸王龙是霸王龙超科、霸王龙科、以及霸王龙亚科的模式属。霸王龙亚科的其他物种包含：北美洲的惧龙、亚洲的特霸王龙，两者有时会被认为是霸王龙属的异名。
1955年，苏联古生物学家叶甫根尼·马列夫将在蒙古发现的化石建立为一个新种，命名为勇士霸王龙（Tyrannosaurus bataar）。到了1965年，勇士霸王龙被重新命名为勇士特霸王龙（Tarbosaurus bataar）。尽管被建立为新属，许多种系发生学研究认为勇士特霸王龙是君王霸王龙的姐妹分类单元，因此勇士特霸王龙常被认为是霸王龙属的亚洲种。最近一个对于勇士特霸王龙的重新研究，显示勇士特霸王龙的头颅骨比君王霸王龙的还要狭窄，而两者的头颅骨在咬合时所承受压强的方式非常不一样，所得到的数据结果是勇士特霸王龙较接近于分支龙，另一种亚洲霸王龙类。另一相关的亲缘分支分类法研究发现分支龙是特霸王龙的姐妹分类单元，而非霸王龙；如果这个研究属实，将显示特霸王龙与霸王龙是独立的属。
在发现霸王龙的地层中发现的其他霸王龙科化石，起初被建立为个别的属，包含：后弯齿龙、大纤细艾伯塔龙（Albertosaurus megagracilis）；后者在1995年被建立为恐霸王龙属（Dinotyrannus megagracilis）。然而，这些化石目前通常被认为是霸王龙的幼年个体。
在蒙大拿州发现的一个小型（60公分长）但接近完整的头颅骨，可能是个例外。这个头颅骨在1946年被查尔斯·怀特尼·吉尔摩尔命名为兰斯蛇发女怪龙（Gorgosaurus lancensis），但后来被建立为新属矮霸王龙。对于矮霸王龙的有效性分为两派意见。许多科学家认为该头颅骨来自于一个霸王龙的幼年个体。矮霸王龙与霸王龙之间有少数差异，例如矮霸王龙的牙齿数量较多，这导致有些科学家认为它们是独立的两个属；必须等到更进一步的研究或发现才能确定两者之间的关系。

争议

第一个被归类于霸王龙的标本，是由两节部分脊椎骨所构成（其中一个已遗失），是由爱德华·德林克·科普在1892年所发现，并命名为Manospondylus gigas（意为“巨大的”+“多孔的脊椎”），因为脊椎表面有许多血管通过的洞孔；科普当时认为这些化石属于奇迹龙科恐龙。在1917年，奥斯本发现M. gigas是种兽脚类恐龙，而且与霸王龙有相似处，但因为M. gigas的脊椎骨破碎，所以奥斯本无法确定它们是同一种动物。
在2000年6月，黑山地质研究机构找出M. gigas在南达科他州的发现地点，并在当地发现了更多的霸王龙类化石。这些化石被判断跟M. gigas都来自于同一个体，而且被归类于霸王龙属。根据《国际动物命名法规》，M. gigas比霸王龙还早被命名，因此应拥有优先权。然而，根据从2000年1月1日起生效的《国际动物命名法规》第四版，如果首同物异名或首异物同名自从1899年起就不被当成有效名称而使用，而次同物异名或次异物同名在过去50年来已被至少25个研究、至少10位研究人员当作有效名称并使用在特定分类，则目前占优势的使用名称必须继续使用。霸王龙符合这个规定，因此继续成为有效名称，并为被认为是一个保留名称。而Manospondylus gigas则被认为是个遗失名。

古生物学

所有的恐龙资讯都来自于化石纪录，霸王龙的生理特性，例如行为、肤色、生态、生理机能，仍然未知。然而，过去20年来已发现许多新标本，产生了许多关于霸王龙生长模式、性状、生物力学以及代谢方面的假设。

生长模式

科学家们针对数个霸王龙幼年个体标本进行鉴定，纪录它们的个体发生学变化，进而估计它们的寿命与成长速率。目前已知最小的霸王龙标本为“乔丹”（编号LACM 28471），体重估计只有约30千克；而最大的标本“苏”（编号FMNH PR2081），体重极可能超过8,400千克。对于霸王龙骨头的组织学研究，显示“乔丹”死亡时只有2岁，而“苏”死亡时有28岁，这个数据可能接近霸王龙的年龄极大值。
组织学可以检验出标本的死亡年龄，借由不同标本的体重与年龄，可以绘制出动物的成长曲线。霸王龙的成长曲线呈S形，在接近14岁以前的未成年个体，体重少于5,800千克，之后便大幅地成长。在这段持续4年的快速成长期间，年轻的霸王龙平均每一年增重600千克。在18岁之后，成长曲线再次稳定下来。举例而言，28岁的“苏”与一个22岁的加拿大标本（编号RTMP 81.12.1）体重相差只有600千克。最近，另一个由不同研究人员完成的组织学研究发现，霸王龙的成长曲线是在约16岁时缓慢下来，证实了以上结果。这个忽然改变的成长速率可能显示着生理成熟。一个16到20岁的蒙大拿州霸王龙标本（编号MOR 1125，也名为“B-雷克斯”）的股骨髓质组织证实了这个假设。髓质组织只发现于产卵期的雌性鸟类身上，显示“B-雷克斯”正处于繁殖期。更深入的研究指出“B-雷克斯”的年龄为18岁。其他霸王龙科恐龙拥有类似的成长曲线，但成长速率较慢。
超过一半的霸王龙标本，在达到性成熟的六年内死亡，这个生长模式也存在于其他霸王龙类、以及某些现代鸟类与哺乳类。这些动物的特征是婴儿死亡率高，而未成年体的死亡率低。达到性成熟后死亡率增加，部分原因是繁殖压力。一个研究显示，霸王龙的未成年个体化石较少发现的部分原因，即是它们未成年体的死亡率低，在该年龄层时，这些动物并不会大量死亡，所以不常经过化石化。然而，未成年个体少见的原因也可能是化石记录的不完整，或者是寻找化石的人偏好较大、较引人注目的化石。

两性异形

随着标本的增加，科学家们开始注意到霸王龙的个体间变化，并发现它们可分为两种模式或形态，类似于某些其他兽脚亚目恐龙。其中一个形态较为粗壮，而另外一个较为纤细。数个形态学研究认为这两种形态代表霸王龙拥有两性异形，而较粗壮的形态通常被认为是雌性个体。例如，数个粗壮标本的骨盆似乎较宽，可能用来容纳产卵的通道。粗壮形态的第一节尾椎上的人字形骨缩小，很明显地用来是容纳生殖系统的产道，这特征也在鳄鱼身上出现。
最近几年，两性异形的证据被削弱。一个2005年的研究发现，原先宣称鳄鱼的人字形骨特征是两性异形特征是错误的，使得拥有类似特征的霸王龙的性别分类产生争议。“苏”的第1节尾椎上有完全大小的人字形骨，而“苏”是个非常粗壮的个体，显示这特征并不能用来辨认这两种形态。因为霸王龙的标本被发现于萨克其万省到新墨西哥州的地带，个体间的差异可能较适合显示地理差异，而非两性异形。这些差异也可能与年龄有关，较粗壮的个体可能是较年老的个体。
目前只有一个霸王龙标本被认为确实属于某个性别。“B-雷克斯”标本的数个骨头内保存了软组织。某些组织被鉴定为髓质组织，髓质组织是种只存在于鸟类身上的组织，是钙质的来源，可在产卵期制造蛋壳。因为只有雌性个体产卵，髓质组织只存在于雌性鸟类体内；此外，如果对雄性鸟类注射雌激素这类的生殖荷尔蒙，则雄性个体也有能力制造髓质组织。这个证据明确显示“B-雷克斯”是个雌性个体，并在产卵期间死亡。最近的研究显示鳄鱼没有髓质组织，而鳄鱼是现存物种之中，除了鸟类以外的恐龙最近亲。鸟类与兽脚类恐龙都拥有髓质组织，进一步证明了两者之间的演化关系。

步态

如同许多二足恐龙，霸王龙在过去也被塑造成三脚架步态，身体与地面之间呈至少45度夹角，尾巴拖曳在地面上，类似袋鼠。这种三脚架步态起源于约瑟夫·莱迪在1865年所绘制的鸭嘴龙想像图，这是首次将恐龙描述成二足动物。纽约市美国自然史博物馆的前馆长亨利·费尔费尔德·奥斯本（Henry Fairfield Osborn）认为这些恐龙是以笔直的三脚架步态站立，于是在1915年首次发现霸王龙完整化石后，提出笔直的三脚架步态概念。在接下来近一个世纪，该霸王龙化石被塑造成笔直的三脚架步态，这个观念直到1992年才被完全淘汰。到了1970年，科学家们认为直立的步态并不正确，因为没有任何现存动物能够长期维持这种笔直的三脚架步态，这种姿态将导致脱臼或数个关节的松脱，例如臀部、头部与脊柱间的关节。尽管直立的三脚架步态并不正确，美国自然史博物馆的骨架模型仍然影响了许多电影与绘画，例如耶鲁大学的皮博迪自然史博物馆的著名壁画“The Age Of Reptiles”，由鲁道夫·札林格所绘制。直到90年代，电影《侏罗纪公园》将更正确的霸王龙步态传达给一般大众。目前的电影、绘画及博物馆模型都将霸王龙塑造成身体与地面接近平行的姿势，而尾巴高高举起，可以平衡头部的重量。

头颅骨

在2006年，亚伯达大学的研究人员艾力克·斯内夫立（Eric Snively）、皇家蒂勒尔博物馆的唐纳德·亨德森（Donald Henderson）、以及卡尔加里大学的古生物学家道戈·菲利普斯（Doug Phillips）将霸王龙科的头骨和牙齿数目与其他的物种作了比较。在其中一项针对恐龙头骨的结构力学研究中，科学家们使用电脑断层扫描对它们的牙齿弯曲强度、鼻部和头盖骨弯曲强度等项目进行了检查。研究的结果发表在期刊《波兰古生物学报》（Acta Palaeontologica Polonica）上。 斯内夫立的研究团队发现，霸王龙科特有的固定、拱型鼻部骨头比其他肉食性恐龙的未固定鼻部骨头更为坚固。当其他的肉食性恐龙撕咬猎物时，它们的头部骨头可能会轻微地分开；而霸王龙的固定鼻部骨头将所有的咬合力都传递到了猎物身上。除了斯内夫立的团队以外，剑桥大学的古生物学家埃米莉·雷菲尔德（Emily Rayfield）博士也提出了固定鼻部骨头增强了霸王龙咬合力的假设。
科学家们做过试验，计算出，一只霸王龙的颈部肌肉可以在一秒内，扭动头部45度，可将一个40千克的人甩到两米高。利物浦大学的一个近年研究，提出霸王龙的咬合力很大。研究认为霸王龙咬合时，嘴部后段可以产生8000到15000牛顿的咬合力，相当于大白鲨的2倍，狮子的6倍，异特龙的3倍。

前肢

当1905年首次发现霸王龙的化石时，肱骨是前肢的唯一被发现部分。在1915年完成的第一个霸王龙骨架模型中，奥斯本使用了一个较长的三指前肢做为替代，类似异特龙。然而在一年前，劳伦斯·赖博研究并命名了霸王龙的近亲蛇发女怪龙；蛇发女怪龙具有短前肢，手部有两根手指。蛇发女怪龙的发现，显示霸王龙应该也有类似的二指前肢，但这个假设长期以来没有得到证实，直到1989年发现了第一个完整的霸王龙前肢化石（编号MOR 555，又名“Wankel rex”）。“苏”的化石也包含了完整的前肢。
与身体相比，霸王龙的前肢非常短小，长度仅有1米。然而它们并非痕迹器官，并具有肌肉附着的痕迹，显示霸王龙的前肢具有相当的力量。早在1906年，奥斯本便已发现这个特征，他推测这些前肢是在交配时抓住配偶的。另有理论认为霸王龙的前肢是用来协助它们俯伏在地面时重新站起。另一个可能假设是，当霸王龙使用嘴部咬死挣扎的猎物时，前肢可以固定住猎物。后一个假设已得到生物力学研究的支持。霸王龙的前肢是非常粗厚的硬骨（Cortical bone），可以承受更大的承载力。完全成长的霸王龙的肱二头肌（Biceps brachii）能够举起约199千克的重量，二头肌也可以增加这个数值。霸王龙前臂的移动范围有限，肩膀与手肘关节只能做出40到45度的旋转。而恐爪龙的肩膀与手肘关节可以做出88到100度的旋转幅度，人类的肩膀关节可以做出360度的旋转，手肘关节可以做出165度的旋转范围。霸王龙的重型手臂骨头、强壮的肌肉以及有限的旋转范围，显示它们的前肢可能用来快速抓牢挣扎的猎物。研究人员据此提出，霸王龙的前肢并非毫无用途，也认为这代表霸王龙不是食腐动物。

软组织

在2005年3月份的《科学》杂志中，北卡罗莱纳州立大学的玛莉·海格比·史威兹（Mary Higby Schweitzer）与其同事宣称在一个霸王龙腿部骨头的骨髓中发现了软组织。这个化石（编号MOR 1125，也名为“B-雷克斯”）是在海尔河组被发现，化石年代为6800万年前。这个化石在装运过程中断裂，因此并没有以正常方式来保存。目前已经鉴定出分叉的血管，以及纤维状的骨头组织。此外，骨头组织中具有类似血球细胞的微小组织。这个骨头的结构类似鸵鸟的血球细胞与血管。关于这些组织的真实身份、如何在化石化过程中被保存下来，研究人员目前还没有确定地做出定论。如果这些软组织是未被化石化取代的生前组织，其中的蛋白质可用来间接获取恐龙的DNA信息，因为每一种蛋白都由特定的基因所编码。
在发现这些化石软组织以前，传统的看法认为在化石化过程中所有的内部软组织都被取代，也没有发现过骨头内的软组织，因此过去未曾进行过相关的检验。自从这个发现以来，目前有另两个霸王龙类与一个鸭嘴龙类化石被发现具有类似的软组织。相关的软组织研究认为这个发现证明现代鸟类是霸王龙类的近亲，而离其他现代动物较远。在2007年4月份的《科学》杂志中，约翰·阿萨拉（John Asara）与其同事指出该霸王龙骨头具有7种胶原蛋白质的痕迹，极为类似鸡，再来是青蛙与蝾螈。另外，这个团队曾在一个至少16万年前的乳齿象化石中发现了蛋白质痕迹，推翻了传统的看法，并使得许多科学家开始关注化石的生物化学。蒙特利尔麦吉尔大学的古生物学家汉斯·拉森（Hans Larsson）宣称这个发现是个里程碑，认为它将分子生物学的研究领域扩展至恐龙。
在2008年4月，哈佛大学的生物研究员Chris Organ宣称发现了霸王龙与现代鸟类有紧密关系的证据。他指出越来越多的证据可证实霸王龙的演化树位置介于短吻鳄与鸡、鸵鸟之间。其共同研究人员约翰·阿萨拉也提出，霸王龙较适合与现代鸟类归类于同一演化支，而非现代爬行动物，例如短吻鳄、绿鬣蜥。
在2008年7月份的《公共科学图书馆·综合》（PLoS One）杂志中，华盛顿大学的凯伊·托马斯（Thomas Kaye）等人对上述的霸王龙软组织提出质疑。他们认为这些骨头中的软组织仅是内部细菌形成的生物薄膜，这些细菌生存在原本血管与细胞的空间。托马斯等人认为这些结构被误认为是血球细胞，是因为带有铁的微球粒存在。他们在许多不同时期的其他化石中发现类似的微球粒，例如菊石。在菊石的案例中，他们发现的含有铁的空间与血液没有直接的关连。
史威兹反驳这个看法，认为她确实发现血管细胞，并认为没有证据显示细菌制造的生物薄膜能够形成这种分岔、中空的管状结构。在2011年，史威兹等人再度发表研究，提出其软组织带有胶原蛋白，显示该部位曾经过长时期的蛋白质降解。近年有研究人员在某种鸭嘴龙类的化石内部发现生物薄膜、以及有分叉的类似血管结构。

表皮与羽毛

在2004年，科学期刊《自然》公布的一份研究，叙述了一种早期霸王龙超科物种，奇异帝龙，化石发现于中国的义县组。如同许多在义县组发现的恐龙，帝龙的身体有一层覆盖物，被认为是种原始羽毛。霸王龙与其他霸王龙科近亲也被推测具有类似的原始羽毛。但在加拿大与蒙古所发现的成年霸王龙科化石具有罕见的皮肤痕迹，由典型的卵石状鳞片所组成。也有可能是幼年个体的身体某些部分覆盖着原始羽毛，但成长后脱落，最后身体缺乏隔离物，如同许多现代大型哺乳类，例如大象、河马、大部分的犀牛。根据霍尔丹法则（Haldane's principle），与身体体积相比，大型动物反而拥有较小比例的表面积，它们释放的热量温度较高，而吸收的热量温度较低；因此成长后的霸王龙较易保持体内的热量。大型动物演化自温暖的环境，而用来隔离热量的羽毛会将过度的热量留在体内，造成体温过热。因此大型霸王龙科恐龙，例如霸王龙，可能在演化过程中失去原始羽毛，以适应温暖的白垩纪气候。

体温调节

如同大部分的恐龙，霸王龙长久以来被认为是冷血动物。在1960年代晚期开始的恐龙文艺复兴最初几年，罗伯特·巴克与约翰·奥斯特伦姆（John Ostrom）则提出了不同看法。他们认为霸王龙是种恒温动物，意味着它们具有非常活跃的生活方式。之后，数个古生物学家试图计算出霸王龙的调节体温能力。年轻标本的骨头组织显示，霸王龙具有可与哺乳类与鸟类相近的高生长率，也支持霸王龙拥有高代谢率的假设。霸王龙的生长曲线在成年后趋缓，类似哺乳类与鸟类，而不是大部分其他脊椎动物的无限生长模式。
化石中的氧同位素比率有时可用来估计骨头沉积时的体温。在一个霸王龙标本中，胸部脊椎与胫骨的氧同位素比率显示这些部位的体温差距不到4-5 °C。古生物学家瑞斯·巴立克（Reese Barrick）与地球化学家威廉·肖尔斯（William Showers）认为霸王龙的体温差距小显示它们具有固定的内部体温，并且具有介于外温性爬行动物到内温性哺乳类之间的代谢率。其他的科学家则认为，年代久远的化石中的氧同位素比率可能会在化石化过程中遭到影响，不一定与它们原本的比率相同。巴立克与肖尔斯则在后来的研究中替他们的结论辩护，他们宣称在不同大陆的其他兽脚类恐龙（早于霸王龙约1000万年的南方巨兽龙）身上得到了类似的结果。鸟臀目恐龙也具有恒温性的证据，但是相同地层所出土的巨蜥科蜥蜴则没有发现相关证据。霸王龙具有恒温性的证据不意味着它们是内温动物。这种体温调节可能是因为巨温性（Gigantothermy），如同某些现存的海龟。

足迹

目前有两个的足迹化石被暂时归类于霸王龙。第一个足迹化石位于新墨西哥州费蒙史考特牧场，是由美国地理学家查尔斯·皮尔默（Charles Pillmore）所发现。该足迹化石原本被认为属于鸭嘴龙科，但检验时发现了鸟脚下目所没有的大型脚后跟，这个脚后跟可能是霸王龙类的上爪，也就是缩小的第四趾。这个足迹化石在1994年由马丁·罗克里（Martin Lockley）与阿德里安·亨特（Adrian Hunt）建立为遗迹属，Tyrannosauripas pillmorei。马丁·罗克里与阿德里安·亨特认为该足迹化石非常可能是由霸王龙所留下，如果属实，这将是霸王龙的第一个已知足迹化石。这个足迹化石是踩在泥泞的湿地上的，长度为83公分长，宽度为71公分。
第二个足迹化石是在2007年由英国古生物学家菲力·曼宁（Phil Manning）所发现，位在蒙大拿州的海尔河组。这个足迹化石的长度为76公分，较第一个足迹化石短小。海尔河组的大型兽脚类恐龙只有霸王龙与矮霸王龙，目前并不确定是否为霸王龙所留下。一个尚未公布的完整研究将比较新墨西州与蒙大拿州的足迹化石。

移动方式

对于霸王龙的移动方式主要有两个争议：霸王龙的转弯能力，霸王龙在直线奔走时的极速。两者都关系着霸王龙是食腐动物还是掠食动物。
一个近期的电脑模拟研究根据生物力学推算出霸王龙的旋转范围很小，而且旋转速度慢。根据伦敦大学皇家兽医学院的生物力学专家约翰·哈钦森（John Hutchinson）的说法，霸王龙必须花2到3秒才能旋转45度角，而完全直立、缺乏尾巴的人类可在一秒内旋转一圈。因为霸王龙的大部分体重离它的重心较远，好比一个扛着巨大木材的成年人，因而增加了转动惯量，造成霸王龙转动上的不便；但霸王龙可将背部拱曲，将头部、前肢尽量向身体靠，以减低转动惯量。
关于霸王龙是否能够快速奔跑，以及能以多快的速度移动，则有许多互相冲突的研究。针对霸王龙的行走极速，科学家们已提出各种不同的估计值，大部分约是每秒11米（时速40千米）左右，但有少部分估计值为每秒5到11米（时速17到40千米），或是高达每秒20米（时速72千米）。
研究人员借由不同的方式去推算估计值，因为到目前为止所发现的大型兽脚类足迹化石几乎都采行走方式，没有一个是奔跑中的，这也许显示大型兽脚类无法奔跑。认为霸王龙可以奔跑的科学家，主张霸王龙的中空骨头与其他特征可以减轻身体重量，可让成年个体的体重维持在约3公吨左右；而且霸王龙拥有长而灵活的腿部，类似鸵鸟与马，可用慢但大幅的步伐快速前进；此外，有些科学家认为霸王龙的腿部肌肉比任何现存动物的还大，能够让它们高速奔跑（时速40到70千米）。
在1993年，杰克·霍纳与唐·雷森（Don Lessem）将霸王龙的腿部结构与现存动物做比较，提出霸王龙不能奔跑，只能够行走。因为霸王龙的股骨与胫骨的比例大于一，如同大部分的大型兽脚类恐龙，显示霸王龙移动方式为行走，如同现代大象。
然而，根据托马斯·霍尔特（Thomas R. Holtz Jr）在1998年的研究，在中生代或第四纪的化石纪录中，霸王龙科与其近亲是所有体重介于5到7公吨的动物里，胫骨与股骨比例、及跖骨与股骨比例最大的一种。以一个成年霸王龙而言，它们的后肢似乎有点庞大。但是，若与其他类似大小动物的后肢相比，例如大象、三角龙、埃德蒙顿龙，霸王龙的后肢则较为修长，并具有较长的胫骨与跖骨。与其他大型兽脚类恐龙相比，霸王龙科的后肢较为修长。小型的霸王龙科恐龙则更为修长；根据霍尔特的说法，最小的霸王龙科恐龙独龙，与最大型的似鸟龙科似鸡龙，具有相近的后肢比例。此外，霸王龙科拥有类似似鸟龙科的脚部。与其他大型兽脚类恐龙的脚部相比，霸王龙科的脚部较小、较修长。霸王龙科与其近亲的跖骨间的连接较稳固，能够比早期兽脚类恐龙，将更多的移动能量从脚掌传递到小腿（在趾行动物身上，跖骨负担部分小腿的功能）。当霸王龙移动时，它们的腿部与脚部可以做出有效率的运动方式。霍尔特因此提出，相较于其他大型兽脚类恐龙，例如异特龙超科、斑龙超科、新角鼻龙类，霸王龙更适合高速奔跑。但这并不意味霸王龙能以一般想像中的高速奔跑，而是以高于猎物的速度奔跑。
在1998年，佩尔·克里斯坦森（Per Christiansen）提出霸王龙的腿部骨头只比大象的腿部稍微强壮，这限制了它们的最高移动速度，而且无法奔跑。克里斯坦森更提出恐龙的移动极速约为每秒11米（时速40千米），约是人类短跑选手的速度。但他也指出，这个估计值是根据许多可疑的假设算出来的。
在1995年，任职于印地安那州普渡大学韦恩堡分校的古生物学家詹姆斯·法洛（James Farlow）与其同事提出，霸王龙的体重一般估计为5.4到7.3公吨，如果它们跌倒，身体将受到致命的冲击。它们的身体将以约60米/秒²的加速度撞击地面，这可能导致它们的死亡。此外，霸王龙的小型前肢无法在跌倒时支撑身体。虽然长颈鹿能够以时速50千米的速度奔跑，但是在这个速度之下，脚部可能会断裂，即使是在动物园这种安全的地方跌倒，仍会造成致命的伤害。因此霸王龙必要时能够奔跑，但将会有风险。
最近的霸王龙移动方式研究都估计，霸王龙的速度在每小时17千米（行走或慢速）到每小时40千米（中等奔跑速度）之间。例如，2002年《自然》刊登的一份研究利用数学模型推算霸王龙以高速奔跑时所需要的腿部肌肉，该研究以短吻鳄、鸡、人类作为对照组；两年后的类似研究另外加入鸸鹋、鸵鸟作为对照组。他们发现霸王龙若以时速40千米的速度奔跑，它们需要非常巨大的腿部肌肉，将占身体的40%到86%的体积。即使以中等高速奔跑，仍然需要大型的腿部肌肉。如果霸王龙的腿部肌肉较小，它们可能以每小时18千米的速度行走或慢跑。但由于无法得知霸王龙的腿部肌肉有多大，所以无法证实这个研究的结果。
在2007年8月，一个使用电脑推算的研究直接利用化石的资料，推算出霸王龙的最高速度为每秒8米（每小时30千米）。略高于一个职业足球员的速度，而一个短跑选手可以每秒12米的速度奔跑。而此研究也发现，体重约三千克的美颌龙能够以每秒17.8米（约时速70千米）的速度移动，其化石可能是个幼年个体。
支持行走假说的科学家估计霸王龙行走的最高时速约每小时17千米，但这个数值仍比部分与霸王龙同时代的猎物要快，例如鸭嘴龙类与角龙类。此外，有些支持霸王龙为掠食动物的科学家认为霸王龙类的奔跑速度并不重要，因为它们的速度即使较慢，但仍比它们的猎物快，或者它们是采取伏击的方式来攻击速度较快的猎物。在2000年，格里高利·保罗（Gregory S. Paul）与佩尔·克里斯坦森认为后期的角龙类具有直立的前肢，它们可能可以接近犀牛的速度奔跑。由于曾经在角龙类的化石上发现霸王龙的咬痕，而且咬痕已经痊愈，这被认为是霸王龙攻击活生动物的证据。如果角龙类的奔跑速度快，霸王龙应有相当的速度才能追捕这些动物。

同类相食

在2010年，杰克·霍纳等古生物学家提出霸王龙可能会有同类相食的行为。他们研究某些霸王龙化石的齿痕，发现也是来自于霸王龙，而这些齿痕分布于肱骨、跖骨、脚掌。他们推测，霸王龙可能会有物种内打斗的行为，然后将战败死亡的同类尸体吃掉。因为在互相打斗时，霸王龙不太可能咬到同类对手的后肢，所以后肢的齿痕可能是尸体被撕咬时所留下的。由于这些部位的肉量较少，他们推测这些尸体的主要部位被其他动物撕咬、吞食后，霸王龙再吞食这些肉较少的部位。另一种可能则是，霸王龙会以同类的尸体为食。

病征

在2001年，布鲁斯·罗斯柴尔德（Bruce Rothschild）等人发表一份兽脚类恐龙的压力性骨折、肌腱撕裂伤研究。压力性骨折较常导因于习惯性动作，较少来自于外力冲击。他们研究81个霸王龙的脚掌骨骼，发现一个骨头有压力性骨折的迹象；而在10个被研究的手掌骨头中，则没有发现压力性骨折的迹象。研究人员发现霸王龙、异特龙有肌腱撕裂伤的迹象。“苏”标本的肱骨也发现有肌腱撕裂伤的迹象，位于三角肌、大头肌的交结处。霸王龙、异特龙的肌腱撕裂伤分布于前肢、肩膀部位，显示它们的前肢、肩膀肌肉有许多肌肉、并时常发挥功能，与现代鸟类不同。研究人员并推论“苏”的肌腱撕裂伤是导因于猎物的激烈挣脱。这些压力性骨折、肌腱撕裂伤迹象，显示霸王龙常因为捕抓猎物而受伤的，而非吞食尸体。
在2009年，一个研究发现数个头骨上的洞孔，过去被当成是物种内打斗行为的伤口，可能是由双鞭毛生物的毛滴虫（Trichomonas）所造成的，如同现代鸟类常被寄生生物所感染。

最早的发现

在1874年，A. Lakes在科罗拉多州果登市（Golden）发现的一些牙齿化石，现在被归类于霸王龙。在1890年代早期，约翰·贝尔·海彻尔（John Bell Hatcher）在怀俄明州东部发现一些身体的部分化石，当时被认为是种大型的似鸟龙，而被建立为大似鸟龙（O. grandis）；这些化石目前被归类于霸王龙。在1892年，科普在南达科他州西部发现的两节脊椎骨，被命名为Manospondylus，可被视为已知的第一个霸王龙化石标本。
在1900年，美国自然史博物馆的副馆长巴纳姆·布朗（Barnum Brown）在怀俄明州东部发现了第一个霸王龙的部分身体骨骼。在1902年，巴纳姆·布朗在蒙大拿州的海尔河组发现另一个霸王龙的部分身体骨骼（编号CM 9380）。在1905年，亨利·费尔费尔德·奥斯本将1900年发现的标本命名为Dynamosaurus imperiosus（意为“蛮横的”+“强壮的蜥蜴”），而将1902年发现的标本命名为君王霸王龙（Tyrannosaurus rex），两者公布于同一份研究里。假如该研究的目录不是霸王龙，Dynamosaurus将成为目前的正式名称。Dynamosaurus的最初化石目前位于伦敦自然史博物馆中。
巴纳姆·布郎总共发现了五具霸王龙的部分身体骨骼。其中的第二副是在1902年挖掘于蒙大拿州的海尔河组，包含：部分颅骨、骨盆、后肢、跖骨、肱骨、腹肋、脊椎，后来在1905年成为奥斯本发表霸王龙研究时所根据的正模标本（编号CM 9380）。在1941年，霸王龙的正模标本被卖到宾州匹兹堡的卡内基自然史博物馆。布郎所发现的第四具身体骨骼，也发现于海尔河组，是其中最大的一副，目前在纽约美国自然史博物馆展示中。
虽然全世界已经发现众多的霸王龙化石，目前只发现了一个已证实足迹，位于新墨西哥州东南部的费尔蒙史考特牧场。该足迹化石被发现于1983年，并在1994年被确认。

著名标本

在1907年，巴纳姆·布朗在蒙大拿州发现了一个霸王龙化石（编号AMNH 5027）。在发现这个标本以前，科学家们并不清楚霸王龙的颈椎模样；这个标本使科学家们了解霸王龙具有粗短的颈部。与之后的霸王龙标本相比，AMNH 5027标本的颈椎较为纤细。这个标本同时也是首次发现的完整霸王龙头颅骨。
在1990年8月，业余古生物学家苏·亨德里克森在南达科他州费斯郡的海尔河组地层发现了一个霸王龙化石（编号FMNH PR2081），该化石的完整度超过85%，是2001年以前最大型、最完整的的霸王龙化石。这个化石被昵称为“苏”（Sue），以纪念她的发现，但也发生了所有者的纠纷。在1997年，“苏”被归还到给该土地的拥有者莫里斯·威廉斯（Maurice Williams），他将以760万元美金将“苏”拍卖给菲尔德自然史博物馆，使“苏”成为到目前为止最贵的恐龙化石。在1998到1999年之间，菲尔德自然史博物馆花了超过25,000工作小时处理这些化石的周围岩块。“苏”目前被重新架设起来，并且在芝加哥菲尔德自然史博物馆展示中。研究显示，“苏”在19岁达到完全体型，并在28岁时死亡，是已知最年长的霸王龙类标本。早期理论认为，“苏”似乎是因为头部遭受咬伤而死亡，只有其他的霸王龙类才能做出这种攻击。近年有研究根据这个头颅骨的伤口，类似现代鸟类被寄生虫感染的痕迹，进而推测“苏”的死亡与寄生虫有关。这只霸王龙可能在生前吞食受到感染的食物，导致寄生虫感染，最后无法进食而死亡。
在1987年春季，另一位业余古生物学家史丹·萨克理森（Stan Sacrison），在南达科他州水牛镇附近的海尔河组地层发现了另一个著名霸王龙化石（编号BHI 3033），名为“史丹”（Stan），以发现者为名。在1992年完整挖出化石后，再经过30,000个小时的挖掘与处理工作，终于拼凑出“史丹”的样貌，约有65%的完整度。经过一个世界性巡回展览后，“史丹”目前正在南达科他州希尔市的黑山自然史博物馆展览展示中。“史丹”的身上也有许多骨头病理，包括断裂且愈合过的肋骨、一个断裂且愈合过的颈椎、头后侧有个醒目的缺口，大约是霸王龙牙齿的大小。“苏”与“史丹”都是由彼得·赖森所鉴定。
在2001年，伊利诺伊州伯比自然史博物馆的挖掘团队发现一个幼年霸王龙骨骸（编号BMRP 2002.4.1），完整度接近50%，来自于蒙大拿州海尔河组。这个化石被昵称为“珍”（Jane），身长6.5米，起初被认为是种矮小的霸王龙科动物，名为矮霸王龙，但后来的研究发现“珍”可能是只幼年霸王龙。“珍”是目前已知最完整的幼年霸王龙化石。因为“珍”的特殊年龄，目前已吸引了许多著名古生物学家来检视过这个化石，包含：杰克·霍纳、彼得·赖森、罗伯特·巴克、葛雷·艾瑞克森（Greg Erickson）、以及其他研究人员。“珍”目前正在伯比自然史博物馆展示中。
在2000年，杰克·霍纳在蒙大拿州佩克水坝堡附近发现了五个霸王龙身体骨骼，其中一个著名的霸王龙化石（编号MOR 1126），他取名为“C. 雷克斯”。“C. 雷克斯”的体型大于“苏”约10%，可能约14.1米，目前正在研究中。
蒙大那州立大学在2006年4月7日宣布他们发现目前最大的霸王龙头颅骨（编号MOR 008）。这个头颅骨是在60年代发现于海尔河组，直到最近才被重建完成；这个头颅骨的长度为150公分，而“苏”的头颅骨仅有141公分，至少大了6.5%。
另外一个著名标本（编号UCMP 118742），是一个附带牙齿的上颌骨，发现于蒙大拿州。葛瑞格利·保罗原本对这个标本的头颅骨估计长度为1.75米，而身长估计值为13.6米，但他最近更改为接近“苏”的大小。
在2005年3月份的《科学》杂志中，北卡罗莱纳州立大学的玛莉·海格比·史威兹与其同事宣布在一个霸王龙的腿部骨头中发现了软组织。这个化石（编号MOR 1125）名为“B-雷克斯”，是在海尔河组发现，化石年代为6800万年前，是目前唯一发现软组织的霸王龙化石。
在1997年，古生物学家凯斯·里格比（J. Keith Rigby Jr.）在蒙大拿州派克堡发现一个霸王龙化石（编号MOR 980），俗称“Rigby's rex”或“Peck's Rex”，标本正存放于蒙大拿州的落矶山博物馆。这个标本的身长估计为10.6米，头颅骨大小很正常，但耻骨很大，长达133厘米。这个标本可能是一个身体比例不同的新物种，或者是由两个不同大小的个体所构成的。

在亚洲的发现

古生物学家宣布在江西赣州发现了一个巨大的恐龙足迹，这是中国乃至亚洲首次发现暴龙类的足迹，对研究中国白垩纪最末期恐龙动物群的分布与演化有着重要意义。研究报告发表在《科学通报》上。古生物学家从足迹推断恐龙的体长，认为这个暴龙足迹的造迹者体长可达7.5 米。

大众文化

在1905年被命名后，霸王龙已经成为最广为人知的恐龙之一。霸王龙也是少数经常以完整学名“Tyrannosaurus rex”称呼的恐龙之一，而学名的缩写“T. rex”也经常被使用。罗伯特·巴克（Robert T. Bakker）在1986年的书籍《The Dinosaur Heresies》中解释霸王龙完整学名为何常用的现象，他认为“Tyrannosaurus rex”的发音极具特色、吸引力。在1942年，查尔斯·耐特为《国家地理杂志》制作一幅霸王龙与三角龙打斗的绘画，成为最有影响力、最具戏剧张力的恐龙想像图之一，也造成霸王龙与三角龙是宿敌的形象。
各大博物馆也常有霸王龙的模型，并多为吸引参观者的热门展品；例如，芝加哥菲尔德博物馆的“苏”标本2003年首次开放展览的第一天吸引到超过1万名观众参观。
霸王龙也频繁地出现在电影与动画电影中。著名的电影包含：1925年的《失落的世界》、1933年版的《金刚》、《侏罗纪公园》系列电影、2005年版的《金刚》、以及《博物馆之夜》。而著名的动画电影包含：1940年的《幻想曲》、《历险小恐龙》、《恐龙》、以及《冰原历险记3：恐龙现身》。
从霸王龙首次出现在电影中起，它们就被塑造成地表上出现过的最大型、最凶猛的肉食性动物之一。但在许多早期电影中，霸王龙常被误植为有三根手指，类似异特龙。或是受到查尔斯·耐特的绘画影响，霸王龙被塑造成直立、尾巴拖曳在地上的笨重动物。直到1993年《侏罗纪公园》的上映，观众才知道霸王龙的正确步态；而在2001年的《侏罗纪公园III》（Jurassic Park III）中，一只棘龙杀死了霸王龙。
霸王龙也出现在许多电视节目中，例如《恐龙星球》、《史前公园》、《恐龙凶面目》、《与恐龙共舞》、《恐龙纪元》、《海底霸王》、《动物末日》。除此之外，霸王龙也经常出现在儿童节目或动画中，例如：卡通《变形金刚》、《金刚战士》、《假面骑士OOO》的恐龙联组、《假面骑士W》的Fang Joker型态…。
霸王龙也出现在大量的书籍与漫画中，例如美国80到90年代的漫画《卡尔文与霍布斯》曾将霸王龙叙述成最大型也是最恐怖的肉食性恐龙。一个60到70年代的英国乐团取名为“T. Rex”。霸王龙也出现在许多电玩游戏与玩具商品、广告当中。