Пахицефалозавр являлся самым крупным представителем семейства толстоголовых динозавров. Толщина купола его черепа составляла 25 сантиметров, а по его краю располагался целый набор всевозможных костяных шишек и коротких шипов.
Этот динозавр передвигался на трёхпалых нижних конечностях, а на верхние опускался лишь для того, чтобы передохнуть. Вероятно, пахицефалозавры жили небольшими группами на равнинах. Обладая превосходным обонянием и острым зрением, они легко находили самые свежие листья и плоды.
Зубы этих животных очень отличались от зубов других травоядных своей формой: они скорее напоминали зубы хищников. Поэтому нельзя исключать того, что они могли разнообразить своё меню и другими видами пищи.