首先，可以通过体形的大小来判断。同种成年恐龙体格强壮的可能是雄性，比如雄性肿头龙的头骨似乎要比雌性的重。其次，可以根据特有的身体结构来做出判断，第三，可以通过骨组织学研究方法来确定恐龙的性别。
现生的脊椎动物几乎全部是通过有性繁殖来延续后代的，恐龙也是如此。那么，如何根据化石来判定恐龙的性别呢？现生动物，性别常常都有明显的外在表现，比如雄孔雀有华丽的尾羽，雄狮有很长的鬃毛，雄性麋鹿有角且体形比雌性的大。而恐龙化石大多都是骨骼化石，肌肉组织以及皮肤衍生物能保存下来的非常罕见，那么该如何判断恐龙的性别呢？
首先，可以通过体形的大小来判断。同种成年恐龙体格强壮的可能是雄性，比如雄性肿头龙的头骨似乎要比雌性的重。
其次，可以根据特有的身体结构来做出判断，其依据是现生的哺乳动物和爬行动物中，雄性动物通常以特殊的结构来吸引雌性，如长鼻猴的鼻子就被认为是雄性用来吸引雌性的工具。恐龙的一些结构被认为有可能是用来吸引异性的，如棘鼻青岛龙的棘鼻和五彩冠龙的冠有可能是雄性用来吸引雌性的法宝（不过，现在还没有足够的化石确认这一点）。
第三，可以通过骨组织学研究方法来确定恐龙的性别。如果在恐龙骨骼的髓腔周边发现一层多孔的骨组织，则可以肯定这是一只正处于产蛋期的雌性恐龙。因为现生鸟类也拥有类似的结构，它是鸟的钙库，其中的钙质用于制造蛋壳。类似的情况也见于几种恐龙，研究者据此可以对恐龙的性别做出判断。
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