Это самый длинный динозавр, хорошо изученный по относительно полному ископаемому скелету. Шея и хвост составляют пять шестых длины всего тела (шея- 7м, хвост- 14м). От носа до кончика хвоста диплодок насчитывал 28 м. Несмотря на огромную длину ящер весил совсем немного, тк все его позвонки были полыми, не теряя при этом своей прочности.

Название рода означает "двойной отросток", отражает наличие на нижней поверхности хвостовых позвонков двойных отростков. Они предохраняли хвост ящера, когда он волочился по земле. Это придавало хвосту дополнительную прочность и предохраняло от переломов, служило опорой, если ящер вставал на задние лапы. Подобно брахиозавру, диплодок передвигался на четырех ногах, задние были длиннее передних.

Мозг диплодока размерами не превосходил куриное яйцо. Между ног у него имелся еще один нервный центр, контролировавший движение его задних ног и хвоста. Мелкая голова соединялась с шеей под небольшим углом, длинный хвост, состоящий из 73-75 позвонков, мог в случае нападения хищников использоваться как кнут.

Зубы были похожи на карандаши и располагались в челюстях с небольшим наклоном вперед. Ими удобно было срывать листья папоротников (а не листья деревьев, тк высоко поднять шею ящер не мог).