Tyrannosaurus rex chủ yếu ăn các loài khủng long ăn cỏ, bao gồm cả Edmontosaurus và Triceratops. Các nghiên cứu cho thấy rằng Tyrannosaurus rex cũng thực hành ăn thịt đồng loại. Các nhà cổ sinh vật học tin rằng nếu hai con khủng long Tyrannosaurus rex chiến đấu đến chết, kẻ thắng sẽ ăn thịt kẻ thua cuộc, dựa trên vết cắn được tìm thấy trên xương Tyrannosaurus.
Các nhà cổ sinh vật học không đồng ý về việc liệu Tyrannosaurus rex là một thợ săn hay một người ăn xác thối. Thị lực hai mắt của Tyrannosaurus rex, một đặc điểm chủ yếu được tìm thấy ở những kẻ săn mồi trong vương quốc động vật ngày nay, chỉ ra rằng nó thực sự là một thợ săn. Ngoài ra, các vết cắn đã lành trong các hóa thạch khủng long khác cho thấy rằng Tyrannosaurus đã tấn công con mồi còn sống. Một nghiên cứu năm 2007 xác định rằng khủng long bạo chúa đạt tốc độ chạy tối đa 18 dặm /giờ, nhanh hơn nhiều loài khủng long nhỏ hơn mà khủng long bạo chúa đã săn mồi.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng không giống như loài ăn thịt ngày nay, khủng long bạo chúa không săn mồi theo bầy. Nó là một thợ săn đơn độc không thích chia sẻ thức ăn của mình. Một số nhà cổ sinh vật học tin rằng điều này khiến khủng long bạo chúa gặp khó khăn trong việc tìm kiếm đủ thức ăn để tồn tại, và nó cũng khiến khủng long bị tổn thương, buộc chúng trở thành loài ăn xác thối. Lý thuyết này ủng hộ quan điểm cho rằng Khủng long bạo chúa không chỉ dựa vào con mồi sống mà còn ăn thức ăn đã chết theo cơ hội.
