Các nhà cổ sinh vật học từng nghĩ rằng Carcharodontosaurus có hộp sọ dài nhất trong số các loài khủng long chân thú. Tuy nhiên, xương Premaxilla và quadrate đã bị thiếu trong hộp sọ gốc châu Phi, dẫn đến việc giải thích sai kích thước thực tế của nó bởi các nhà nghiên cứu. Một chiều dài khá khiêm tốn (~ 1,5 mét) đã được đề xuất. Do đó, danh dự của hộp sọ Theropod lớn nhất hiện đang được đặt câu hỏi.

Carcharodontosaurus là một động vật ăn thịt, với bộ hàm khổng lồ và hàm răng cưa dài đến 20 cm. Nó có thể đã ăn trong các gói như anh em họ Allosaurus nhỏ hơn một chút của nó, nhưng không có bằng chứng hóa thạch nào về điều này tồn tại. Nó có thể là một người nhặt ''rác'' (nghĩa là nhặt xác của con mồi đã bị ăn thịt bởi loài khác bỏ thừa lại) cũng như một kẻ săn mồi tích cực. Nó có một cái đầu lớn với hơn 60 cái răng sắc nhọn dài 20 cm giống như lưỡi kiếm. Hàm răng này được ''thiết kế'' với mục đích để đâm và xé thịt con mồi, chủ yếu bao gồm những con Paralititan saurepad lớn và một con cự đà có tên là Ouranosaurus. Cánh tay của nó hơi ngắn, nhưng vẫn dài hơn của T. rex và khá mạnh. Chúng có ba móng trên mỗi ngón tay, có thể nó dùng để giữ chặt con mồi hơn. Bộ phim tài liệu được Earth's Planet Dinosaur của BBC cho thấy một cảnh quay khi Carcharodontosaurus vừa là một kẻ săn mồi tích cực vừa là một người nhặt ''rác''. Một trường hợp như vậy là khi một con Cararodontosaurus đói khát phải nhặt xác của một con Ouranosaurus.

Não và giải phẫu tai trong của Carcharodontosaurus saharicus giống như cá sấu hiện đại (Larsson, 2001). Kích thước của bộ não so với toàn bộ não tương tự như các loài bò sát không phải chim hiện đại, nhưng nhỏ so với các loài chim và chim Coelurizardian. Những khám phá và nghiên cứu đang diễn ra của các nhà khoa học chắc chắn sẽ làm sáng tỏ thêm về sinh lý, hành vi, và hoàn cảnh môi trường và sự tương tác của Carcharodontosaurus. Phần hành khứu giác khá lớn trong não Carcharodontosaurus, cho thấy chúng có khứu giác rất tốt, thậm chí còn tốt hơn những con chó ngày nay và là đối thủ của Tyrannosaurus. Họ cũng nhận thấy rằng thính giác của nó cũng khá nhạy bén. Tuy nhiên, tầm nhìn của nó hơi hạn chế vì thực tế là đôi mắt của nó ở phía bên đầu thay vì thẳng về phía trước như sư tử, chó hay con người thời hiện đại.