Son trait distinctif est sa silhouette singulière : un cou extrêmement long, une queue effilée capable d’être utilisée comme un fouet sonore, et des membres relativement courts au regard de sa taille globale. Sa tête, petite et étroite, était munie de dents en forme de « peigne » adaptées à la cueillette de plantes basses. Diplodocus possédait des narines situées au sommet du crâne, et son museau carré suggère une alimentation spécialisée : il broutait non sélectivement au niveau du sol, arrachant fougères, prêles et autres végétaux.