Sauropoda, hidup atau mati, tampaknya menjadi kandidat yang mungkin sebagai mangsa. Tulang sauropoda dengan lubang yang pas dengan gigi allosaurus, dan adanya gigi allosaurus yang terlepas dengan tulang sauropoda telah ditemukan.
Ada bukti dramatis untuk serangan Allosaurus terhadap Stegosaurus. Sebuah vertebra ekor Allosaurus telah ditemukan dengan tusukan yang sebagian telah sembuh yang cocok dengan paku ekor Stegosaurus. Juga, ada lempeng leher Stegosaurus dengan luka berbentuk U yang berkorelasi baik dengan moncong Allosaurus.
Allosaurus mungkin bukan predator sauropoda dewasa, kecuali jika ia berburu dalam kelompok. Allosaurus memiliki tengkorak yang berukuran sedang dan gigi yang relatif kecil, dan sangat kalah berat dengan sauropoda dewasa. Kemungkinan lain adalah bahwa ia lebih suka berburu remaja daripada orang dewasa yang sudah dewasa.
Para peneliti telah membuat saran-saran lain. Robert T. Bakker membandingkan gigi pendek dengan gerigi pada gergaji. Ujung tajam seperti gergaji ini membentang sepanjang rahang atas, dan bisa saja ditusukkan ke mangsa. Jenis rahang ini memungkinkan serangan tebasan terhadap mangsa yang jauh lebih besar, dengan tujuan melemahkan korban.
Studi lain menunjukkan tengkorak itu sangat kuat tetapi memiliki kekuatan gigitan yang relatif kecil. Para penulis menyarankan bahwa Allosaurus menggunakan tengkoraknya seperti kapak untuk melawan mangsa, menyerang dengan mulut terbuka, menebas daging dengan giginya, dan merobeknya tanpa mematahkan tulang.
Mereka menyarankan bahwa strategi yang berbeda dapat digunakan untuk melawan mangsa yang berbeda. Tengkorak itu cukup ringan untuk memungkinkan serangan terhadap ornithopoda yang lebih kecil dan lebih gesit, tetapi cukup kuat untuk serangan penyergapan berdampak tinggi terhadap mangsa yang lebih besar seperti stegosaurus dan sauropoda.
Gagasan mereka ditentang oleh para peneliti lain, yang tidak menemukan contoh modern dari serangan kapak. Mereka berpikir bahwa kemungkinan besar tengkorak itu kuat untuk menyerap tekanan dari mangsa yang sedang berjuang.
Para penulis asli mencatat bahwa Allosaurus sendiri tidak memiliki padanan modern, sehingga tidak adanya 'penyerang kapak' modern tidak signifikan. Mereka berpikir bahwa barisan gigi sangat cocok untuk serangan seperti itu, dan bahwa artikulasi (persendian) di tengkorak membantu mengurangi stres.
Kemungkinan lain untuk menangani mangsa besar adalah bahwa theropoda seperti Allosaurus adalah 'penggembala daging' yang dapat menggigit daging dari sauropoda hidup, cukup untuk menopang pemangsa sehingga tidak perlu membunuh mangsanya secara langsung. Strategi ini mungkin memungkinkan mangsa untuk pulih dan dimakan lagi nanti.
Gagasan lain adalah bahwa ornithopoda, mangsa yang paling umum tersedia, dapat ditundukkan oleh Allosaurus yang menggenggam mangsa dengan kaki depan mereka, dan kemudian membuat gigitan di tenggorokan untuk menghancurkan trakea. Kaki depannya kuat dan mampu menahan mangsa, dan artikulasi cakarnya menunjukkan bahwa cakar tersebut bisa digunakan untuk mengaitkan sesuatu.
Bentuk tengkorak Allosaurus membatasi penglihatan binokular dengan lebar 20°, sedikit lebih kecil dari buaya modern. Seperti halnya buaya, ini mungkin sudah cukup untuk menilai jarak mangsa dan waktu serangan. Lebar yang sama dari bidang pandang mereka menunjukkan bahwa Allosaurus, seperti buaya modern, adalah pemburu penyergap.
Akhirnya, kecepatan tertinggi Allosaurus diperkirakan 30 sampai 55 kilometer per jam (19 sampai 34 mil per jam).
