הליתרונקס היה טירנוזאור בינוני, אורכו הוערך כנע בין 7.3 ל-8 מטרים (26 רגל) מטר וגובהו 2.4 מטרים. לשם השוואה, אורכו של טירנוזאורוס רקס היה 12.3–13 מטרים. משקלו היה 2.5 טונות (5,500 ליברות). עיניו היו ממוקמות יחסית בחזית הראש, דבר שהקנה לו ראיית עומק ואפשרות להערכת מרחקים, תכונה חיונית עבור טורף. הגולגולת של ליתרונקס עוצבה "כדי לתפוס משהו, לנער אותו עד מוות ואז לקרוע אותו לגזרים". מכאן נובע שמו "מלך הזוועות של הדרום-מערב". הליתרונקס היה ככל הנראה קרוב משפחה קדום של הטירנוזאורוס רקס.