La única especie conocida es Baryonyx walkeri. Baryonyx es uno de los pocos dinosaurios piscívoros conocidos, con adaptaciones para el caso, un largo y bajo hocico, con las mandíbulas estrechas llenas de dientes finamente aserrados y garras como ganchos para ayudarle para buscar su presa principal.

Medía entre 8.5 metros de largo y unos 5 de alto. Probablemente pesaba alrededor de 1.7 toneladas, aunque los análisis de los huesos sugieren que el ejemplar de Wealden aún no había terminado de crecer en el momento de la muerte, pudiendo llegar a medir 10 metros de largo y a pesar 2 toneladas.

Tenía un par de grandes garras curvas, de alrededor de 35 centímetros, pero al contrario que éstos, no se situaba en los pies, sino en las manos. La estructura ósea sugiere la existencia de una poderosa musculatura en las extremidades anteriores, mucho mayor que en la mayoría de los terópodos.

Tenían 96 dientes, el doble que la mayoría de sus parientes. 64 de estos dientes se situaban en la mandíbula inferior y 32, más largos, en la superior. Es posible que el hocico presentase una pequeña cresta. La mandíbula superior tenía un ángulo agudo cerca del hocico, una característica vista en cocodrilos que ayuda a evitar que la presa se escape.