Stegosaurus byl největším stegosaurem, dosahoval délky až 12 m a hmotnosti až 5 000 kg. Obvyklejší délkou však bylo 7 až 9 m.
Lebka
Lebka stegosaura byla dlouhá a úzká. Kvůli krátkým předním končetinám byla jeho hlava blízko země, pravděpodobně ne vyšší než 1 m. Z tohoto důvodu se živil nízko rostoucími rostlinami. Neměl přední zuby, ale měl zobák pokrytý rohy. Stegosauří žvýkací zuby byly malé a trojúhelníkové a málo se brousily, protože jim chyběly opotřebovávací plochy.
Na rozdíl od většiny dinosaurů neměl v lebce mezi nosem a okem otvor.
Nervový systém
Často se říká, že mozek stegosaura byl velký jako vlašský ořech. Ve skutečnosti měl mozek několikrát větší než vlašský ořech. Svazek nervů u báze ocasu, který ovládal reflexy v zadní části těla, byl větší než mozek a někdy se říká, že byl "druhým mozkem". Těmito otázkami se zabývá článek Dinosauří mozky a inteligence.
Držení těla
Stegosaurus měl velmi krátké přední končetiny v poměru k zadním. Zadní nohy měly po třech krátkých prstech, zatímco přední nohy měly pět prstů. Všechny čtyři končetiny byly podepřeny polštářky za prsty.