A pequena cabeza de Massospondylus era aproximadamente a metade da lonxitude do fémur. Numerosas aberturas, ou fenestrae, no cráneo reduciron o seu peso e proporcionaron espazo para a fixación muscular e os órganos sensoriais. Estas fenestrae estaban presentes en pares, un de cada lado do cráneo. Na parte frontal do cráneo había dous grandes narices elípticos, que eran aproximadamente a metade do tamaño das órbitas. As órbitas eran proporcionalmente máis grandes en Massospondylus que en xéneros relacionados, como Plateosaurus. As fenestrae antorbitais, máis pequenas que as observadas en Plateosaurus, estaban situadas entre os ollos e o nariz. Na parte posterior do cráneo había dous pares máis de fenestrae temporais: a fenestrae temporal posterior detrás do ollo, que tiña a forma de un "fenestrae temporal invertido" en cada un dos lados do cráneo.
Os ollos e o nariz