Pachycephalosaurus adalah omnivore berkaki dua dengan tengkorak sangat tebal atap. Itu memiliki hindlimbs panjang dan forelimbs kecil. Pachycephalosaurus adalah pachycephalosaur terbesar yang diketahui, berukuran hampir 4,5-5 meter (15-16 ft) dan panjangnya mencapai 2.000 kilogram (4.400 lb) berat.
Kubah tengkorak yang tebal dan terkait dari genera Pachycephalosaurus menimbulkan teori bahwa tengkorak mereka pachycephalosaurs digunakan dalam intraspecific pertempuran. Teori ini telah didiskreditkan dalam beberapa tahun terakhir.