Протоцератопс достигал приблизительно 1,8 метра (6 футов) в длину; высота в холке составляла 0,6 метров (2 фута). Взрослая особь весила около 180 килограммов (400 фунтов). Большое количество останков, обнаруженных в одном месте, даёт основание предположить, что протоцератопсы жили стадами.
Протоцератопс обладал сравнительно крупным для своих размеров черепом. Будучи травоядным, он, тем не менее, имел, по всей видимости, мощные челюсти, которыми мог нанести при необходимости сильный укус. Его зубы были хорошо приспособлены к пережёвыванию грубой растительной пищи. Спереди на черепе находился массивный клювовидный выступ и четыре пары костных окон. Самое большое из черепных отверстий — носовое — было значительно меньше, чем у более поздних видов. Глазницы крупные (до 50 миллиметров в диаметре). Позади глазниц находились отверстия несколько меньшего размера (так называемые «инфратемпоральные окна»).
В затылочной области черепа располагался костный вырост («воротник»), в котором имелись два больших париетальных отверстия; в щёчной области — крупные скуловые кости. «Воротник» был образован главным образом теменной костью, и частично — височной. Размеры и вид «воротника» у разных особей существенно различались: у некоторых сохранившихся черепов затылочные выросты короткие, тогда как у других по длине равняются почти половине черепа. Некоторые исследователи, включая Питера Додсона, объясняют эти различия половым диморфизмом и возрастом особей.