Le stégosaure était le plus grand stégosaure, atteignant jusqu'à 12 m de long et pesant jusqu'à 5 000 kg (5,5 tonnes courtes). Cependant, une longueur de 7 à 9 m était plus habituelle.
Skull
Le crâne du stégosaure était long et étroit. En raison de ses courtes pattes avant, sa tête était proche du sol, ne dépassant probablement pas 1 m de haut. C'est pourquoi il mangeait des plantes basses. Il n'avait pas de dents de devant, mais il avait un bec recouvert de corne. Les dents de mastication du stégosaure étaient petites et triangulaires et ne grinçaient pas beaucoup, car elles n'avaient pas de surface d'usure.
Contrairement à la plupart des dinosaures, il n'avait pas de lacune (trou) dans le crâne entre le nez et l'œil.
Système nerveux
On a souvent dit que le cerveau du stégosaure avait la taille d'une noix. En fait, il avait un cerveau plusieurs fois plus gros qu'une noix. Le faisceau de nerfs situé près de la base de la queue qui contrôlait les réflexes à l'arrière du corps était plus gros que le cerveau et on dit parfois qu'il s'agit d'un "second cerveau". Ces questions sont abordées dans le chapitre "Cerveaux et intelligence des dinosaures".
Posture
Le stégosaure avait des membres antérieurs très courts par rapport à ses pattes arrière. Les pattes arrière avaient chacune trois orteils courts, tandis que les pattes avant en avaient cinq. Les quatre membres étaient soutenus par des coussinets derrière les orteils.