Figura. El cráneo de Carnotaurus

El cráneo de Carnotaurus presenta una de las configuraciones más peculiares entre los terópodos abelisáuridos. Era corto, alto y profundamente construido, con un rostro reducido en longitud respecto de otros grandes dinosaurios depredadores. Las grandes fenestras craneales aligeraban la cabeza, mientras las barras óseas circundantes mantenían suficiente resistencia estructural. Sobre las órbitas se proyectaban los característicos cuernos frontales, formados por expansiones óseas robustas que convertían la región dorsal del cráneo en una estructura altamente ornamentada.

La dentición estaba compuesta por dientes relativamente pequeños, recurvados y comprimidos lateralmente, adecuados para cortar tejidos, pero menos robustos que los de tiranosáuridos. La mandíbula inferior era profunda y conservaba una amplia fenestra mandibular externa, mientras el maxilar y los huesos temporales proporcionaban espacio para la inserción de musculatura aductora. La biomecánica sugiere que Carnotaurus no estaba especializado en una mordida extremadamente poderosa, sino en ataques rápidos acompañados por movimientos vigorosos de la cabeza y el cuello.

La ornamentación craneal probablemente tuvo funciones de comunicación visual, reconocimiento intraespecífico y competencia, aunque los combates frontales directos entre individuos no están fuertemente respaldados por la biomecánica conocida. La combinación de cráneo abreviado, cuernos, dientes relativamente pequeños y cuello musculoso muestra una estrategia depredadora distinta de la observada en alosauroideos o tiranosáuridos. Así, el cráneo de Carnotaurus ejemplifica la notable diversidad funcional alcanzada por Abelisauridae, cuyos miembros desarrollaron cabezas compactas y ornamentadas sobre un patrón terópodo ancestral.