Kích thước của hai mẫu so với con người, với mẫu gốc màu xanh lá và mẫu vật lớn nhất màu tím

Dilophosaurus là một trong những loài khủng long săn mồi lớn đầu tiên, một khủng long chân thú cỡ trung bình, mặc dù nhỏ hơn so với một số các khủng long ăn thịt sau đó.[2][3] Mảnh khảnh và có cấu trúc cơ thể nhẹ, kích thước của nó có thể so sánh với kích thước của một con gấu nâu.[3][4][5] Mẫu lớn nhất được biết đến nặng khoảng 400 kg, dài khoảng 7 mét, và hộp sọ của nó dài 590 mm. Mẫu gốc nhỏ hơn và nặng khoảng 283 kg, dài 6,03 mét, với chiều cao hông khoảng 1,36 mét, và sọ dài 523 mm.[4][6] Một dấu vết nghỉ ngơi của một loài khủng long chân thú tương tự như Dilophosaurus và Liliensternus đã được giải thích bởi một số nhà nghiên cứu như cho thấy sự hiện diện của lông vũ xung quanh bụng và bàn chân.[7][8] Thay vào đó, các nhà nghiên cứu khác giải thích hiện tượng này như các hiện vật trầm tích được tạo ra khi loài khủng long di chuyển, mặc dù cách giải thích này không loại trừ rằng đối tượng có thể đã có một bộ lông vũ.[9][10]

Dilophosaurus có 10 đốt sống cổ, 14 đốt sống lưng và 45 đốt sống đuôi. Nó có một cái cổ dài, có lẽ được uốn cong gần 90° bởi hộp sọ và bên vai, giữ hộp sọ trong tư thế nằm ngang. Các đốt sống cổ nhẹ bất thường; centra của chúng ("phần thân" của đốt sống) được làm rỗng bởi pleurocoels và centrocoels (khoang bên trong). Các vòm của đốt sống cổ cũng có chonoses, các rãy hình nón lớn đến nỗi xương tách chúng đôi khi rất mỏng manh. Các thân đốt phẳng-lõm, bằng phẳng mà hơi lồi ở phía trước và lõm lại ở phía sau, tương tự như của loài Ceratosaurus. Điều này chỉ ra rằng cổ của chúng rất linh hoạt, mặc dù nó có các sườn cổ dài, chồng lên nhau hợp nhất với thân đốt sống cổ. Xương sườn cổ mảnh mai và có thể cong dễ dàng. Xương atlas (đốt sống cổ thứ nhất gắn vào hộp sọ) có một khối thân đốt nhỏ, và có sự lõm ở phía trước, nơi nó tạo thành một cái cúp cho lồi cầu xương chẩm (chỗ lồi lên kết nối với đốt sống atlas) ở mặt sau của hộp sọ. Đốt trục (đốt sống cổ thứ hai) có cột sống nặng, và có các mỏm khớp dưới (postzygapophyses) nối với các mỏm khớp trên hay (prezygapophyses) dài cong lên của đốt sống cổ thứ ba. Các centra và mỏm gai của đốt sống cổ dài và thấp, và mỏm gai có hình lưỡi trai tạo thành hình chữ thập Mantit khi nhìn từ trên xuống, một đặc điểm độc nhất của loài khủng long này. Các xương sống thần kinh của đốt sống lưng cũng thấp và mở rộng trước và sau, tạo thành các chỗ bám mạnh mẽ cho dây chằng. Các đốt sống xương cùng mà chiếm chiều dài của lưỡi xương chậu dường như không hợp nhất. Các centra của đốt sống đuôi rất đồng nhất về chiều dài, nhưng đường kính của chúng trở nên nhỏ hơn khi về phía sau, và chúng có tiết diện bắt đầu từ hình elip đến hình tròn.[2][11]

Sơ đồ cho thấy cấu tạo chi trước của Dilophosaurus trong tư thế nghỉ giả định

Các xương vai có chiều dài trung bình và lõm vào bên trong để thuận theo độ cong của cơ thể. Các xương vai khá rộng, đặc biệt là phần trên, hình chữ nhật, một dặc điểm độc đáo. Các xương quạ có hình elip, và không hợp nhất với xương vai. Các cánh tay rất mạnh mẽ, có hố sâu và các mõm lớn tạo diện tích cho các cơ và dây chằng bám lên. Xương cánh tay (xương chi cánh tay trên) to và mảnh khảnh, với một cục xương cẳng tay lớn, và xương trụ (xương chi cánh tay dưới) to thẳng, với một mỏm khủyu lớn. Bàn tay gồm bốn ngón tay: ngón đầu tiên ngắn hơn nhưng mạnh hơn hai ngón sau, với một móng vuốt lớn, và hai ngón sau dài hơn và mảnh hơn, với móng vuốt nhỏ hơn. Ngón thứ ba bị giảm kích cỡ, và ngón thứ tư là di tích (giữ lại, nhưng không có chức năng gì). Đỉnh của cánh xương chậu cao nhất trên cuống xương chậu (mõm chĩa xuống của xương chậu), và phần bên ngoài của nó là lõm. Chân của xương mu chỉ hơi mở rộng, trong khi đầu thấp hơn được mở rộng nhiều hơn với đốt háng, nó cũng có một trục rất mỏng. Chân sau có kích thước lớn, với xương đùi (xương chân trên) dài hơn hơn xương chày (xương chân thấp), trái lại với, ví dụ, loài Coelophysis. Xương đùi to; trục của nó có hình sigmoid (cong chữ S), và đốt chuyển to nằm trên trục. Xương chày có mấu lồi phát triển và được mở rộng ở đầu cuối thấp. Xương sên (xương mắt cá chân) được tách ra từ xương chày và xương gót chân, và hình thành một nửa lỗ cho xương mác. Loài này có đôi chân dài, to với ba ngón chân phát triển tốt mang những móng vuốt lớn. Ngón chân thứ ba là khỏe nhất, và ngón chân cái nhỏ được giữ rời khỏi mặt đất.[2][11][12]

Hộp sọ

Phục dựng cổ và đầu, Bảo tàng Royal Tyrrell; bộ mào và khe hở giữa hàm răng trên là các đặc điểm độc nhất ở loài này

Hộp sọ của Dilophosaurus rất lớn so tỷ lệ với bộ xương tổng thể, nhưng mảnh khảnh. Mõm hẹp ở phía trước, trở nên hẹp hơn về phía đầu tròn. Xương đầu mõm trên dài và thấp khi nhìn từ phía bên, và bề mặt bên ngoài của nó trở nên ít lõm từ mõm đến xương lỗ mũi. Các lỗ mũi được đặt xa hơn về sau so với hầu hết các khủng long chân thú khác. Xương đầu mõm trên được gắn yếu ớt với hàm trên (xương phía sau của hàm trên), chỉ có kết nối ở giữa vòm miệng, không có kết nối ở bên cạnh. Ở phía trước và phía dưới, xương đầu mõm trên tạo thành một bức tường tạo ra một khoảng trống giữa chính nó và xương hàm trên được gọi là khoảng trống dưới lỗ mũi (subnarial hay cũng được gọi là "kink"). Khoảng cách như vậy cũng có mặt trong họ coelophysoids. Khoảng cách subnarial dẫn đến một khoảng trống giữa các hàng răng (mà còn được gọi là "notch"). Trong khoảng trống dưới lỗ mũi là một chỗ trống sâu sau hàng răng của đầu mõm trên, được gọi là hố dưới lỗ mũi, được bao quanh bởi một keel xuống của đầu mõm trên. Bề mặt ngoài của xương đầu mõm trên được bao phủ bởi các lỗ với nhiều kích cỡ khác nhau. Phần mõm trên kéo dài ngược của xương mõm trên dài và thấp, và hình thành hầu hết đường viền trên của lỗ mũi thuôn dài. Nó có một chiều dốc về phía mặt tiền, mà làm cho khu vực dưới của nó lõm lại. Mặt dưới của đầu mõm trên chứa các alveoli (ổ cắm răng) hình bầu dục. Xương mõm trên nông cạn, và biến dạng xung quanh cửa sổ trước hố mắt (một lỗ lớn ở phía trước của mắt), tạo thành một lõm được làm tròn về phía trước, và mượt hơn so với phần còn lại của hàm trên. Một lỗ gọi là vùng cửa sổ trước hố mắt mở ra trong rãnh này ở phía trước uốn cong. Lỗ lớn chạy ở phía bên của hàm trên, trên phần lỗ chân răng. Một rãnh dinh dưỡng sâu chạy ngược từ hố dưới lỗ mũi theo đáy của các tấm kẽ răng của hàm trên.[2][4][11][13]

Dilophosaurus có một cặp mào cao, mỏng, và cong (hoặc hình tấm đĩa) theo chiều dọc trên đỉnh hộp sọ. Mào được hình thành phần lớn từ xương lệ và một phần bởi xương mũi. Cặp mào mở rộng lên trên và giống với của một con đà điểu đầu mào với hai đỉnh. Là một đặc điểm đặc biệt, mỗi đỉnh cũng có một hình chiếu ngược giống ngón tay. Bề mặt trên của xương mũi giữa các đỉnh rất lõm, và phần mũi của đỉnh chồng lên phần xương lệ. Vì chỉ có một mẫu duy nhất bảo quản lại hình dạng của các đỉnh, không rõ liệu mào của chúng khác nhau ở từng cá thể hay không. Xương lệ có một vành dày bao ở trên khác biệt, nơi nó tạo thành biên giới phía trên ở phía sau của cửa sổ trước hố mắt. Xương trước trán tạo thành mái của hố mắt, và có một thanh chữ L khiến bề mặt trên của hố mắt bị lõm lại. Hố mắt có hình bầu dục và hẹp về phía dưới. Xương gò má có hai mỏm trỏ lên trên, cái đầu tiên trong số đó tạo thành một phần lề dưới của cửa sổ trước hố mắt, và một phần của lề dưới hố mắ. Sự chiếu của xương vuông vào cửa sổ phía sau mắt tạo thành một chu vi hình quả thận. Lỗ chẩm (hố lớn nằm phía dưới xương chẩm để cho tủy sống đi qua) chiếm khoảng một nửa bề rộng của lồi cầu xương chẩm, có hình trái tim, và có một cổ ngắn và một rãnh ở bên.[2][3][13][14][15]

Phục dựng loài này với lông vũ và hình dáng mào giả định

Hàm dưới có vẻ mảnh khảnh và tinh tế ở phía trước, nhưng vùng khớp (nơi nó kết nối với hộp sọ) rất to, và nằm sâu xung quanh cửa sổ hàm dưới (một khe hở bên). Các cửa sổ này nhỏ trong loài Dilophosaurus, so với của coelophysoid. Mỏm dưới sau cùng của cung gò má của hàm dưới (đỉnh nhọn chĩa ra sau) rất dài, và xương surangular (một phần xương hàm dưới) ngang. Xương răng (phần phía trước của hàm dưới mà hầu hết các răng mọc lên) có độ cong lên chứ không nhọn. Cằm có một lỗ lớn ở mũi, và một hàng lỗ nhỏ chạy song song với mép trên của xương răng. Ở phía bên trong, đường chỉ giữa hàm dưới (nơi hai nửa của hàm dưới kết nối lại) phẳng và mịn, và không có dấu hiệu nào được hợp nhất với nửa đối diện của nó. Một lỗ Meckelian chạy dọc theo bên ngoài của hàm răng.[2][11]

Dilophosaurus có bốn răng trên mỗi xương đầu mõm của hàm trên, mười hai trên mỗi xương hàm trên, và mười bảy trên mỗi xương răng. Răng nói chung dài, thon và cong vào, với các đáy tương đối nhỏ. Chúng được nén ngang, hình bầu dục theo mặt cắt ngang ở đáy, dạng thấu kính (hình ống kính) ở trên, và hơi lõm ở mặt ngoài và mặt trong của chúng. Răng lớn nhất của hàm trên thuộc hoặc gần xương ổ răng thứ tư, và chiều cao của vòng đỉnh răng làm giảm chiều cao của các cái ở sau. Răng đầu tiên của hàm trên chỉ hơi hướng về phía trước từ ổ răng của nó bởi vì đường viền dưới của mỏm xương đầu mõm của hàm trên (hướng về phía mõm) hướng thẳng lên. Răng của xương răng nhỏ hơn nhiều so với hàm răng của hàm trên. Răng thứ ba hoặc thứ tư trong răng của Dilophosaurus và một số coelophysoids là lớn nhất, và dường như phù hợp với khoảng cách dưới lỗ mũi của hàm trên. Hầu hết các răng đều có răng cưa ở các cạnh trước và sau, được bù bằng các rãnh dọc, và nhỏ hơn ở phía trước. Có 31 đến 41 răng cưa trên các cạnh phía trước, và 29 đến 33 ở cạnh sau. Ít nhất răng thứ hai và thứ ba của răng trước có răng cưa, nhưng răng thứ tư thì không. Răng được phủ trong một lớp mỏng men, dày từ 0,1 đến 0,15 mm, kéo dài xa về phía chân của chúng. Các ổ răng có hình elip đến gần như tròn, và tất cả đều lớn hơn các chân răng mà chúng chứa, do đó có thể răng của chúng đã được giữ lỏng lẻo trong hàm. Mặc dù số lượng ổ răng dường như chỉ ra rằng răng rất đông đúc, chúng khá xa nhau, do kích thước lớn hơn của ổ. Hàm có chưa nhiều răng thay thế ở các giai đoạn mọc khác nhau. Các tấm kẽ răng rất thấp.[2][11][16]