Tyrannosaurus rex głównie jadł dinozaury roślinożerne, w tym Edmontosaurus i Triceratops. Badania sugerują, że tyranozaur rex również praktykował kanibalizm. Paleontolodzy uważają, że gdyby dwa dinozaury tyranozaura walczyły ze śmiercią, zwycięzca zjadłby przegranego, w oparciu o ślady ugryzienia znalezione na kościach Tyrannosaurus.
Paleontolodzy nie zgadzają się co do tego, czy Tyrannosaurus rex był bardziej myśliwym czy śmieciarzem. Wizja obuoczna Tyrannosaurus rex, cecha występująca głównie w drapieżnikach we współczesnym królestwie zwierząt, wskazuje, że rzeczywiście był to myśliwy. Ponadto, zagojone ślady ugryzień w innych skamielinach dinozaurów wskazują, że tyranozaur atakował żywą zdobycz. Badanie z 2007 r. Wykazało, że tyranozaur osiąga maksymalną szybkość 18 mil na godzinę, szybciej niż wiele mniejszych dinozaurów, na których polował tyranozaur.
Jednakże naukowcy sądzą, że w przeciwieństwie do dzisiejszych drapieżników, Tyrannosaurus rex nie polował w paczkach. To był łowca samotnie, który nie lubił dzielić się jedzeniem. Niektórzy paleontolodzy uważają, że utrudniło to tyranozaurowi znalezienie wystarczającej ilości pokarmu, aby przetrwać, a także, że sprawiło, że dinozaury stały się wrażliwe, zmuszając je do stania się padlinożercami. Ta teoria potwierdza tezę, że tyranozaury nie tylko polegają na żywej zdobyczy, ale także oportunistycznie ucztują również na już nieżyjących pokarmach.
