La historia fósil de T. rex es excepcionalmente rica. Además del holotipo, existen ejemplares célebres como Sue, uno de los esqueletos más completos conocidos, conservado en el Field Museum of Natural History de Chicago, y Stan, otro espécimen muy completo que permitió numerosos estudios biomecánicos. Investigadores como Osborn, Brown, Jack Horner, Peter Larson, Gregory Erickson y Emily Rayfield han contribuido al estudio de su crecimiento, biomecánica, ontogenia y alimentación. Su abundante registro permite comparar individuos juveniles, subadultos y adultos y reconstruir cambios importantes durante el crecimiento.
La historia natural de Tyrannosaurus rex corresponde a un enorme depredador bípedo con cráneo masivo, dientes robustos y una de las mordidas más poderosas conocidas entre los vertebrados terrestres. Sus dientes podían perforar y fracturar huesos, dejando marcas características en fósiles de otros dinosaurios. También existe evidencia de carroñeo, por lo que probablemente combinaba caza activa y consumo oportunista. Su cráneo ancho, cuello musculoso y sentidos desarrollados lo convirtieron en un depredador especializado de los ecosistemas finales del Cretácico.
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