霸王龙属暴龙科中体型最大的一种。体长约11.5~14.7米。平均臀部高度约4米。最高臀高可达到5.2米左右，头高最高近6米。平均体重约9吨，（生态平均约7.6吨），最重14.85吨，头部长度最大约1.55米。咬合力9~12万牛顿，嘴巴末端最大可达20万牛顿左右，同时也是体型最为粗壮的食肉恐龙。霸王龙的属名在古希腊文中意为「残暴的蜥蜴王」，种名在拉丁文中意为国王。
1902年，美国一位恐龙化石采集家巴纳姆·布朗在美国蒙大拿州的黑尔溪发现了一具巨型的肉食性动物骨骼，当时他是美国国家历史博物馆的工作人员。之后的两个夏天，他相继从坚硬的砂岩中挖掘骨架。由于骨头相当沉重，于是他制造了一种用马匹拖拉的专用雪橇，这才把骨头运到附近的公路。他所发现的是第一具霸王龙的骨骸。
1910年，巴纳姆·布朗率领的考察队在加拿大艾伯塔省境内的红鹿河峡谷开始了大规模的采集。布朗在那里找到了保护得极为完好的戟龙、盔龙和尖角龙等骨架化石和一些恐龙皮肤化石。在纽约博物馆中，布朗的老板奥斯本迫不及待的把他命名为霸王龙的动物公诸于世，在安装骨架的同时，布朗和奥斯本以模型重塑霸王龙生前的风采，但是他们无法把重达两吨的骨头组合成他们心目中的形象——“灵巧如鸟的巨兽”，他们只好将他组合成直立而迟钝的模样。
2013年12月25日，英国和澳大利亚研究人员说在澳大利亚发现了一块霸王龙耻骨化石，这是有证据显示霸王龙也曾经生活在南半球大陆上。研究人员在最新一期美国《科学》杂志上报告说，这块化石非常特别，确信于霸王龙。它长约30厘米，出土于澳大利亚东南部的恐龙湾，形状类似一根两端膨胀的杆，其中一端扁平，另一端呈靴状。
这块化石所属的物种已被暂时命名为NMV P186069。研究人员推测，其主人体形介于6.5-7.2米之间，重约5.9吨，而普通霸王龙体长可超过12米，重量可超9吨。尽管个头差别很大，但两者均头部巨大，前肢退化，后肢发达。