reinheimeri opierał się na dzisiejszym DMNH 469, kopule i kilku związanych elementach z formacji Lance w hrabstwie Corson w Dakocie Południowej. W 1983 oba gatunki zsynonimizowano z typowym.
W 2007 na corocznym spotkaniu Society of Vertebrate Paleontology Jack Horner z Montana State University zaprezentował dowody wskazujące na to, że Dracorex i Stygimoloch mogą stanowić młodociane formy pachycefalozaura – hipotezę tę wraz z Markiem Goodwine wsparł w 2009 roku.
Paleobiologia thumb|left|Rekonstrukcja Prawie wszystkie skamieniałości pachycefalozaura pochodzą z dwóch formacji: Lance i Hell Creek w zachodnich Stanach Zjednoczonych. Rodzaj ten koegzystował z drakoreksem i stygimolochem. Czas i miejsce dzieliły z nimi hipsylofodont bugenazaura (prawdopodobnie synonim tescelozaura), hadrozaury edmontozaur i anatotytan, ceratopsy triceratops i torozaur, dinozaur pancerny ankylozaur oraz teropody ornitomim, dromeozaur i tyranozaur.
Naukowcy uważali niegdyś pachycefalozaura i jego pobratymców za dwunożnych odpowiedników owiec kanadyjskich czy piżmowołów, których samce, trzymając głowy prosto, nacierają na siebie nawzajem. Sądzono także, iż dinozaury te układały głowę, szyję i ciało prosto w linii poziomej, by zamortyzować siłę uderzenia.