剑龙的头尾长大约是12公尺 ， 高度则大约5公尺 。对人类来说 ， 剑龙是相当庞大的动物 。但是在它们所生存的年代中 ， 还有许多更为巨大的蜥脚类恐龙 。另外沿着弓起的背部脊线 ， 有两道形状类似风筝的板状物平行排列；在尾部靠近末端的区域 ， 则有两对尖刺向水平方向突起 。这些装甲 ， 可以用来防御一些属于兽脚类的掠食者 ， 例如异特龙与角鼻龙 。
剑龙有4支脚 ， 它们的后脚有3个脚趾 ， 而前脚则有5个 。四肢皆由位于脚趾后方的脚掌支撑 。剑龙的后脚比前脚更长也更强壮 ， 使姿态变得前低后高 。它们的尾部明显高于地面许多 ， 而头部则相对地较为贴近地面 ， 能够离地不超过1公尺 。
狭长的颅骨在整个剑龙身体中只占一小部分 。与大多数的恐龙不同 ， 在剑龙的眼睛与鼻子之间 ， 并没有一个称为眶前孔（antorbitalfenestra）的洞口 。这种特征出现在大多初龙类（Archosauria；包含鸟类、恐龙、翼手龙与鳄鱼等动物的分类群）动物中 ， 其中现存的鳄鱼已经失去了这个特征 。位置较低的头部 ， 可能可以用来观察低矮的植物 ， 并且以这些植物为食 。剑龙的门齿消失 ， 取而代之的是喙状结构 ， 这也显示了它们的食性 。剑龙的牙齿较小 ， 并且呈三角形 ， 因为缺乏研磨面 ， 所以这些牙齿用来进行研磨的作用不大 。此外 ， 牙齿在下颌的排列方式 ， 显示出剑龙拥有突出的脸颊（腮帮子） 。
剑龙的脑容量不比狗的脑容量更大 ， 因此与整个身体相比之下便显得相当地渺小 。剑龙的命名者奥斯尼尔·查尔斯·马许 ， 曾经在1880年代获得一具保存完善的颅骨 ， 显示出剑龙的脑容量非常小 ， 可能是所有恐龙中最小的一个 。事实上 ， 当动物的体重大于4.5公吨时 ， 其脑部重量将不会超过80公克 。这个现象使过去的人们认为恐龙是相当愚笨的动物 ， 不过这种想法已经被广泛地否定 。
大多数关于剑龙的信息是来自成熟的个体 ， 直到较晚近的年代 ， 才发现了一些幼年时期的剑龙化石 。美国的怀俄明州在1994年发现了一具半成熟个体的标本 ， 头尾长4.6公尺 ， 高度为2公尺；活着时的体重则估计大约是2.3公吨 。这具标本目前收藏在怀俄明大学地质学博物馆（UniversityofWyomingGeologicalMuseum） 。在丹佛自然历史博物馆（DenverMuseumofNature&Science）展出的一个较小标本 ， 身长2.1米 ， 背部高度为0.8米 。

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