Schädel und Bezahnung
Der Schädel des Ceratosaurus war im Verhältnis zur Körpergröße überproportional groß. Die Gesamtlänge wird je nach Messmethode mit etwa 550 mm (Prämaxilla bis Okzipitalkondylus, nach Madsen & Welles 2000) oder 625 mm (inklusive Quadratum, nach Therrien & Henderson 2007) angegeben. Das auffälligste Merkmal ist der Nasenhornkern, gebildet aus verschmolzenen Nasalia: 12,7 cm lang, 7,6 cm hoch und an der Basis nur knapp 2 cm breit. Die oberen zwei Drittel zeigen eine gerunzelte Textur mit Blutgefäßfurchen, die auf eine im Leben aufgesetzte Keratinscheide hinweisen. Zwei zusätzliche hornige Erhebungen auf den Lacrimalia ergänzen das Bild eines auffällig ornamentierten Schädels.
Die Bezahnung folgt der Formel 3 Prämaxillar- + 12–15 Maxillar- + 11–15 Dentary-Zähne pro Seite, was je nach Individuum eine Gesamtzahl von 58 bis 72 ergibt. Der Holotyp besaß die maximale Zahnzahl (15 Dentary-Zähne pro Seite). Der größte bekannte Einzelzahn stammt vom Exemplar UMNH VP 5278 und misst 9,3 cm. Die Zahnmorphologie ist bemerkenswert: Oswald & Curtice (2026, NMMNH&S Bulletin 102) zeigten durch morphometrische Analyse, dass die Crown Base Ratio und der Crown Angle der Ceratosaurus-Zähne denen machairodontiner Caninen (Säbelzahnkatzen-Reißzähne) ähneln. Die dickeren Prämaxillarzähne seien funktional analog zu den Incisivi der Machairodontinae, während die klingenförmigen Maxillar- und Dentary-Zähne für tiefe, schnelle Schnittwunden optimiert gewesen seien. Diese „Säbelzahn-Hypothese" ist neu und noch nicht breit evaluiert.
Therrien, Henderson & Ruff (2005) modellierten die Biomechanik des Kiefers und stellten fest, dass der Mandibel-Stress bei Ceratosaurus höher war als bei vergleichbar großen Tyrannosauriern. Die Konsequenz: Ceratosaurus setzte nicht auf einen kraftvollen Crush-Biss, sondern auf schnelle ventroflexive Halsschläge – die kräftige Halsmuskulatur kompensierte die relativ schwächere Kiefermuskulatur.