Sem dúvida o Barionyx era um dinossauro atípico: tinha um pescoço relativamente comprido que permanecia geralmente na horizontal, e não em forma de "s" como ocorria em boa parte dos terópodes. Muitas características-chave do Barionyx apontam para uma dieta psicívora, embora nada impede que este também comesse carne putrefada, como é indicado por restos de Iguanodonte encontrados junto a seus fósseis.
As mandíbulas do Barionyx eram longas e achatadas lateralmente, de forma que à primeira vista lembrava bastante a de um crocodilo, e apresentava em seu maxilar um "recorte", tal como é visto nos crocodilos e em alguns gêneros de Ceratosauridae, e acredita-se que esse aspecto das mandíbulas garantia mais firmeza para o animal na hora de "pescar". As narinas eram recuadas (característica única dos Spinosauridae dentre os terópodes), e sobre os olhos era visível uma crista chata lateralmente, de função desconhecida.
Os braços do Barionyx eram compridos e musculosos, e suas patas dianteiras possuíam quatro garras, sendo que uma era atrofiada e outra (correspondente ao polegar) apresentava uma enorme garra curvada bem maior que as outras, de 30 centímetros, que lembrava aparentemente a garra do pé dos dinossauros avianos Dromaeosauridae. Essa garra provavelmente era utilizada para "fisgar" os grandes peixes de que se alimentava.
O Barionyx possuía cerca de 8,5 m de comprimento e peso em torno de 1.700 kg. No entanto, a análise dos ossos sugere que o modelo mais completo ainda não estava plenamente desenvolvido, de modo que um Baryonyx adulto poderia ter sido bem maior (cerca de 12 a 14 metros de comprimento).
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