Sauropoden, levend of dood, lijken waarschijnlijke kandidaten als prooi. Er zijn botten van sauropoden gevonden met gaten die passen bij allosaurustanden, en de aanwezigheid van afgeworpen allosaurustanden met botten van sauropoden.
Er is dramatisch bewijs voor allosaurusaanvallen op Stegosaurus. Er is een Allosaurus staartwervel gevonden met een gedeeltelijk genezen punctie die past bij een Stegosaurus staartpunt. Ook is er een Stegosaurus-halsplaat met een U-vormige wond die goed overeenkomt met een Allosaurus snuit.
Allosaurus was waarschijnlijk geen roofdier van volgroeide sauropoden, tenzij hij in pakken jaagde. Het had een bescheiden omvang van de schedel en relatief kleine tanden, en werd sterk overtroffen door volwassen sauropoden. Een andere mogelijkheid is dat hij de voorkeur gaf aan de jacht op juvenielen in plaats van volgroeide volwassenen.
Onderzoekers hebben andere suggesties gedaan. Robert T. Bakker vergeleek de korte tanden met zaagtanden. Deze zaagachtige snijkant loopt over de lengte van de bovenkaak, en had in de prooi kunnen worden gedreven. Dit type kaak zou het mogelijk maken om veel grotere prooien aan te vallen, met als doel het slachtoffer te verzwakken.
Een andere studie toonde aan dat de schedel zeer sterk was, maar een relatief kleine bijtkracht had. De auteurs stelden voor dat Allosaurus zijn schedel als een strijdbijl tegen prooi gebruikte, waarbij hij de opengesperde mond aanviel, vlees met zijn tanden afsneed, en het wegscheurde zonder versplinterde botten.
Ze suggereerden dat verschillende strategieën kunnen worden gebruikt tegen verschillende prooien. De schedel was licht genoeg om aanvallen op kleinere en meer beweeglijke ornithopoden toe te laten, maar sterk genoeg voor aanvallen met een grote impact op grotere prooien zoals stegosaurussen en sauropoden.
Hun ideeën werden uitgedaagd door andere onderzoekers, die geen moderne voorbeelden van een strijdbijl aanval vonden. Ze dachten dat het waarschijnlijker was dat de schedel sterk was om de spanningen van een worstelende prooi te absorberen.
De oorspronkelijke auteurs merkten op dat Allosaurus zelf geen modern equivalent heeft, dus de afwezigheid van een moderne 'strijdbijl aanvaller' was niet significant. Zij dachten dat de tandrij goed geschikt was voor zo'n aanval, en dat articulaties (gewrichten) in de schedel hielpen om de stress te verminderen.
Een andere mogelijkheid om grote prooien te behandelen is dat theropoden zoals Allosaurus 'vleesgrazers' waren die happen van vlees uit levende sauropoden konden nemen, voldoende om het roofdier in stand te houden zodat het de prooi niet helemaal hoefde te doden. Deze strategie zou de prooi kunnen hebben toegestaan om zich te herstellen en later opnieuw te worden gevoed.
Een ander idee is dat ornithopoden, de meest voorkomende beschikbare prooi, zou kunnen worden onderworpen door Allosaurus die de prooi met hun voorpoten vastgrijpt, en vervolgens beten op de keel maakt om de luchtpijp te verpletteren. De voorpoten waren sterk en in staat om de prooi in bedwang te houden, en de articulatie van de klauwen suggereert dat ze gebruikt hadden kunnen worden om dingen aan te haken.
De vorm van de Allosaurus schedel beperkte het zicht tot 20° breedte, iets minder dan die van de moderne krokodillen. Net als bij krokodillen kan dit voldoende zijn geweest om de prooiafstand en de tijdsaanvallen te beoordelen. De vergelijkbare breedte van hun gezichtsveld suggereert dat allosaurussen, net als moderne krokodillen, hinderlaagjagers waren.
Tot slot is de topsnelheid van Allosaurus geschat op 30 tot 55 kilometer per uur (19 tot 34 mijl per uur).
