Carnotaurus évoluait dans des milieux arides composés de plaines, de savanes et de forêts claires, dont la faune comptait de grands herbivores comme les titanosaurs, ainsi que d’autres prédateurs abélisauridés. Son allure inhabituelle, à la fois féline et taurine, et ses cornes impressionnantes, ont donné lieu à diverses hypothèses quant à leur rôle : lutte entre mâles, intimidation ou arme défensive.