El paquicefalosaurio (Pachycephalosaurus wyomingensis, “reptil de cabeza gruesa de Wyoming”) fue descubierto en Wyoming (EE.UU.) en 1931, aunque después se ha sabido que algunos huesos encontrados a mediados del siglo XIX pertenecen a la misma especie. Es el más grande de los dinosaurios con casco, que forman la familia de los paquicefalosáuridos.

El paquicefalosaurio era un dinosaurio bípedo de unos cuatro metros y medio de longitud y dos toneladas de peso. Su característica más llamativa era el casco de hueso macizo, de hasta veinticinco centímetros de grosor, que formaba una especie de cúpula semiesférica en el techo del cráneo. Probablemente, este casco estaba adornado con brillantes colores que servían para atraer a los individuos del otro sexo.

Una serie de protuberancias redondeadas de hueso adornaban el borde trasero del casco y la parte superior del hocico. Las mandíbulas eran cortas, con pequeños dientes serrados, y terminaban en un pico puntiagudo. Los ojos eran grandes, dirigidos hacia delante, lo que le daba una buena visión binocular. El cuello era fuerte y corto; el cuerpo, aunque semejante al de otros dinosaurios bípedos, era más rechoncho; los brazos eran cortos; las patas, largas y fuertes; y la cola, gruesa y rígida, le servía de contrapeso para guardar el equilibrio.

Durante años se ha creído que los paquicefalosaurios machos entrechocaban sus cascos, como hacen los muflones y las cabras con sus cuernos, en la época de celo, pero la forma redondeada de los cascos haría que resbalasen uno sobre otro, lo que provocaría graves lesiones cervicales a los contendientes. Es más probable que en esos enfrentamientos los paquicefalosaurios se empujaran mutuamente o se golpearan los flancos.

En 1983 se descubrió en el mismo yacimiento que el paquicefalosaurio, y en estratos correspondientes a la misma época, un paquicefalosáurido algo más pequeño, con el casco menos abombado y cuernos en su parte posterior, que fue bautizado con el nombre de Stygimoloch spinifer.

En 2006 se describió una tercera especie, de unos tres metros de longitud, con el cráneo aplanado rodeado de gruesas púas óseas y el hocico más estrecho; recibió el nombre de Dracorex hogwartsia. Pero estudios recientes indican que no se trata de tres especies diferentes, sino de individuos de la misma especie en tres etapas de su desarrollo: Dracorex es un individuo joven y Stygimoloch un adulto inmaduro de paquicefalosaurio.