Allosaurus là một Theropod lớn điển hình, có một hộp sọ lớn trên cái cổ ngắn, đuôi dài và chi trước khá ngắn. Allosaurus fragilis, loài nổi tiếng nhất trong chi này, có chiều dài trung bình 8,5 m (28 ft), với mẫu Allosaurus chính xác lớn nhất (AMNH 680) ước tính dài 9,7 mét (32 feet) và ước tính trọng lượng khoảng 2,3 tấn (2,5 tấn ngắn). Trong chuyên khảo năm 1976 của mình về Allosaurus, James H. Madsen đã đề cập đến một loạt các kích thước xương mà ông giải thích để xác định chiều dài tối đa là 12–13 m (39–43 ft). Như các chi khủng long khác nói chung, ước tính trọng lượng có thể gây tranh cãi, và từ năm 1980 dao động từ 1.500 kg (3.300 pound), 1.000-4.000 kg (2.200-8.800 pound) và 1.010 kg (2.230 pound). John Foster, một chuyên gia về sự hình thành hệ tầng Morrison, cho rằng 1.000 kg (2.200 pound) là hợp lý cho một cá thể lớn như chi A. fragilis, nhưng 700 kg (1.500 pound) là một ước tính gần gũi hơn cho các cá thể đại diện thường có kích thước trung bình, dựa trên kích thước của xương đùi anh ta đo được. Sử dụng mẫu vật có biệt danh là "Big Al", các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình máy tính và đạt được ước tính tốt nhất là 1500 kg (3.300 pound) cho một cá thể, nhưng bằng các thông số khác nhau, họ cũng ước tính trọng lượng con vật có thể đạt từ 1.400 kg (3.100 pound) đến khoảng 2.000 kg (4.400 pound).

Một số mẫu vật khổng lồ đã được quy cho Allosaurus, nhưng thực tế có thể thuộc về các chi khác. Chi Saurophaganax (OMNH 1708) có lẽ dài tới 10,9 m (36 ft), và loài duy nhất của nó đôi khi được gộp vào chi Allosaurus với tên gọi Allosaurus maximus, mặc dù các nghiên cứu gần đây ủng hộ nó như một chi riêng biệt. Một mẫu vật tiềm năng khác của Allosaurus, một khi được gán cho chi Epanterias (AMNH 5767), có thể đo được dài tới 12,1 m (40 feet). Một phát hiện gần đây hơn là bộ xương từng phần từ mỏ đá Peterson ở hệ tầng Morrison của New Mexico; Allosaurid lớn này có thể là một cá thể khác của Saurophaganax.