Mặc dù có kích thước nhỏ hơn Tyrannosaurus nhưng Tarbosaurus vẫn là một trong những loài lớn nhất trong họ Tyrannosauridae. Kích thước lớn nhất được biết đến là vào khoảng 10 đến 12 mét (30 tới 40 ft).[1] Khối lượng của một cá thể trưởng thành được coi là tương đương hoặc nhỏ hơn một chút so với khủng long bạo chúa.[2]

Hộp sọ lớn nhất của loài Tarbosaurus được biết đến có kích thước hơn 1,3 m (4 ft), lớn hơn tất cả các loài khác trong họ Tyrannosauridae, ngoại trừ khủng long bạo chúa.[2] Xương sọ cao, giống như khủng long bạo chúa, nhưng không rộng, đặc biệt là hướng về phía sau. Rìa hộp sọ không được mở rộng có nghĩa là mắt của Tarbosauruskhông phải đối mặt trực tiếp về phía trước, cho thấy rằng tầm nhìn của nó không bằng khủng long bạo chúa. Có nhiều lỗ hổng lớn trong hộp sọ làm giảm trọng lượng của nó. Với khoảng từ 58 cho đến 64 răng hàm, nhiều hơn một chút so với khủng long bạo chúa nhưng lại ít hơn so với vài loài Tyrannosauridae nhỏ hơn như Gorgosaurus và Alioramus. Hầu hết các răng của nó có hình bầu dục ở mặt cắt ngang, mặc dù những chiếc răng trước hàm ở mũi có mặt cắt ngang hình chữ D. Kiểu sắp xếp răng này là đặc trưng của họ. Răng dài nhất là thuộc hàm trên (xương hàm trên), với thân răng dài đến 85 mm (3,3 in). Ở hàm dưới, một chóp trên bề mặt ngoài của xương góc khớp nối với phía sau của xương răng cưa, tạo ra một kết cấu khóa duy nhất của Tarbosaurus và Alioramus. Nhiều loài Tyrannosauridae khác không có chóp răng này nhưng lại có sự linh hoạt hơn ở hàm dưới.[3]

Tyrannosauridae có thay đổi nhỏ trong hình dáng cơ thể, và Tarbosaurus cũng không là ngoại lệ. Phần đầu được hỗ trợ bởi một đoạn cổ hình chữ S, trong khi phần còn lại của cột sống, bao gồm cả đuôi, được cấu trúc theo chiều ngang. Tarbosaurus có chi trước nhỏ, và có tỷ lệ kích thước cơ thể nhỏ nhất so với tất cả các thành viên khác trong họ. Tay có hai vuốt, cộng thêm thêm một xương bàn tay thứ ba được tìm thấy ở một số mẫu vật, tương tự như các chi khác có liên quan chặt chẽ. Holtz đã cho rằng Tarbosaurus cũng có một ngón tay IV-I như Khủng long chân thú "tiếp tục phát triển" hơn so với nhiều loài Tyrannosauridae khác.[4] Xương bàn tay thứ hai trong số các mẫu Tarbosaurus được ông nghiên cứu có kích thước nhỏ hơn hai lần so với chiều dài của xương bàn tay đầu tiên (nhiều loài khác trong họ Tyrannosauridae cũng có xương bàn tay thứ hai có chiều dài gấp đôi chiều dài của xương bàn tày đầu tiên). Ngoài ra, xương bàn tay thứ ba của Tarbosaurus có tỷ lệ ngắn hơn so với các loài Tyrannosauridae khác; một vài loài khác trong họ Tyrannosauridae như Albertosaurus hay Daspletosaurus đều có xương bàn tay thứ ba dài hơn xương bàn tay thứ nhất, trong khi các mẫu vật Tarbosaurus được nghiên cứu bởi Holtz, xương bàn tay thứ ba đều ngắn hơn những cái trước.[2]

Trái ngược với chi trước, chi sau của Tarbosaurus có ba ngón dài và dày, hỗ trợ cơ thể trong tư thế đứng bằng hai chân. Đuôi dài và nặng phục vụ như là một đối trọng với đầu, thân và đặt trọng tâm trên hông.[1][2]