Diadiaphorus se parecía bastante a un caballo, con el que no guarda ninguna relación, pero solo medía unos 1,2 metros de longitud corporal, talla similar a una oveja moderna.

[1]​ Tenía sólo tres dedos en cada pata, y sólo el dedo medio de ellos tocaba el suelo.

Este dedo poseía una gran pezuña; los otros dos dedos laterales eran rudimentarios, muy parecidos a los de caballos primitivos como Merychippus.

Pero a diferencia de los caballos (Equidae), sin embargo, Diadiaphorus carecía de huesos fusionados en sus miembros.

Su cráneo era corto y tenía una cavidad cerebral relativamente grande.