Analýza vzácných izotopů uhlíku a kyslíku ve zkamenělé zubní sklovině potvrdila, že Tyrannosaurus rex si udržoval stabilní tělesnou teplotu v průměru 36,3 °C. Na rozdíl od kostí, které se během života obratlovců neustále přestavují, slouží krystalická struktura zubní skloviny jako dokonalý „paleoteploměr“, jenž skvěle odolává fosilizačním změnám. Moderní hmotnostní spektrometrie odhalila, že chemické vazby v zubech tohoto obřího teropoda přesně odpovídají endotermnímu (teplokrevnému) metabolismu, zatímco u fosilních křídových krokodýlů ze stejné lokality byla naměřena typicky ektotermní teplota pouhých 30,9 °C.
Tento jasný fyziologický důkaz teplokrevnosti definitivně vyvrací dřívější představy o pomalých plazích monstrech. Stálá a vysoká tělesná teplota svědčí o rychlém metabolismu, který z T. rexe činil vysoce dynamického a aktivního lovce s enormními nároky na přísun kalorií. Endotermie mu navíc poskytla zásadní evoluční výhodu – nezávislost na vnější teplotě mu umožnila efektivně lovit, expandovat a absolutně dominovat rozsáhlým ekosystémům tehdejší Severní Ameriky, a to včetně drsnějších podmínek blízko polárních oblastí.