La historia natural de Dilophosaurus muestra un depredador bípedo de varios metros de longitud, con cráneo alargado, gran fenestra anteorbital y dentición recurvada. Sus crestas estaban formadas por huesos del rostro y probablemente participaron en exhibición visual, reconocimiento intraespecífico o selección sexual, aunque su función exacta sigue siendo discutida. El cráneo era más robusto de lo que sugerían reconstrucciones antiguas, y la evidencia anatómica indica que se trataba de un depredador plenamente funcional, no de un animal débil dependiente de estrategias exóticas.
Conviene separar la evidencia paleontológica de la representación popular. No existe evidencia fósil de que Dilophosaurus poseyera volantes cervicales desplegables, ni tampoco estructuras anatómicas que sustenten la presencia de veneno o glándulas especializadas para escupir toxinas. Estas características fueron creaciones de ficción popularizadas por Jurassic Park. La anatomía conocida respalda, en cambio, un terópodo con mandíbulas dentadas, crestas craneales ornamentales y locomoción bípeda, adaptado a capturar presas mediante mordidas y movimientos rápidos de cabeza y cuello.
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