Mastodonsaurus byl temnospondyl s velkou hlavou, který patřil do skupiny pokročilých, většinou triasových obojživelníků zvaných kapitosauři. Byl to obr mezi stegocefaliany a největší zvíře své doby (pozdní trias, 200 MYA). Vypadal jako obrovská žába, ale místo půlkruhového tvaru, jako u žab, měl trojúhelníkovou hlavu a dosahoval délky 1,25 m. Velké oválné oční důlky byly v polovině lebky. Čelisti byly vyzbrojeny kuželovitými zuby. Tělo bylo poměrně malé v poměru k velké hlavě a ocas byl velmi krátký. Výrazně zmenšené končetiny měly chrupavčité chrupavčité a tarzální klouby. Výrazné zmenšení končetin a sinusové rýhy na hlavě ukazují, že Mastodonsaurus byl vodní živočich, který téměř neopouštěl vodu. Obýval bažinatá jezírka a žil se hlavně rybami, jejichž pozůstatky byly nalezeny v jeho zkamenělých výkalech (koprolitech).
Podle některých vědců nebyl Mastodonsaurus vůbec schopen vodu opustit a tuto možnost potvrzují nálezy velkého množství kostí, které ukazují, že v dobách sucha, kdy jezírka vymřela, tito tvorové hromadně umírali.
Mastodonsaurus byl kdysi považován za původce stop nalezených v triasových pískovcích a popisovaných jako Chirotherium, ale novější výzkumy zjistily, že stopy patří ještěřím podobným plazům ze skupiny Pseudosuchia.
Nedávné studie však ukázaly, že jeho tělo bylo méně kompaktní a ocas mnohem delší, což mu dávalo celkový vzhled podobně jako krokodýlovi. Dva trojúhelníkové kly směřovaly vzhůru z blízkosti špičky spodní čelisti. Když se čelisti sevřely, ty se prodraly otvory na patře a promítly se skrz vrchní část lebky. Fosilie některých menších temnospondylů nesou stopy po zubech, které vytvořila zvířata podobná mastodonsaurům. Pravděpodobně také jedl ryby, stejně jako suchozemská zvířata, jako jsou malí archosauři.
V průběhu let bylo rodu přisuzováno velké množství druhů. Při opětovném zkoumání rodu Markusem Moserem a Rainerem Schochem v roce 2007 však byly za platné považovány pouze tři druhy. Typový druh M. jaegeri, nejznámější druh M.giganteus jak z Evropy, tak z Ruska M. torvus. Ukázalo se, že druh M. acuminatus je juniorním synonymem M. giganteus, zatímco druh M. tantus& M. maximus byl oba považován za synonyma M. torvus.
Druhy M. andriani, M. indicus, M. laniarius, M. lavisi, M. meyeri, M. pachygnathus a M. silesiacus; znovu zkoumány Moserem a Schochem; nebyly vzhledem k fragmentární povaze typových exemplářů přiřaditelné k rodu Mastodonsaurus a jako takové jsou považovány za nomen dubium. Zkoumání literatury ukázalo, že M. conicus je starším synonymem rodu M. ventricosus, nicméně tento druh nebyl nikdy formálně publikován a je považován za nomen nudum.
Několik druhů bylo v průběhu let přeřazeno do jiných rodů. Druh M. cappelensis byl přemístěn do rodu Heptasaurus jako typový druh rodu s druhem M. ingens považovaným za jr. synonymum a M. vaslenensis je považován za možného heptasaurida. V podobné situaci je nyní M. granulosus Plagiosternum granulosus, M. arenaceus je nyní Capitosaurus arenaceus a M. robustus je nyní Cyclotosaurus robustus s M. cyclotis jako jr. synonymum. Dalším přejmenovaným druhem byl M. durus, který byl přeřazen pod Eupelor durus, nicméně tento druh je považován za nomen nudum, typový materiál je uveden pouze jako neurčitý metoposaurid. U jednoho druhu, M. keuperinus, bylo stanoveno, že je založen na směsi neurčitého metoposauridového a mastodonsauridového materiálu. M. weigelti je nyní považován za jr. synonymum druhu Parotosuchus nasutus. Mastodonsaurus leptognathus není platným druhem s typovým exemplářem považovaným za možná patřící k druhu Stenotosaurus stantonensis namísto Mastodonsaurus.