O Braquiossauro foi um dos dinossauros mais pesados que já existiu, mesmo considerando a estrutura oca dos ossos (pneumáticos) da coluna vertebral. O pescoço, que era muito comprido, media um terço do comprimento total do animal, e a cabeça ficava a aproximadamente 10 metros de altura. Esta se distinguia da de outros dinossauros de seu grupo por apresentar enormes orifícios nasais situados na testa. A cauda era grossa e relativamente curta. Outra particularidade deste dinossauro era o comprimento das patas dianteiras, surpreendentemente maiores do que as traseiras. Daí a origem de seu nome, pois Brachiosaurus significa "lagarto braço". Com  o consequência disso, o dorso do animal formava uma curva ascendente, de modo que os ombros ficavam mais elevados que a pélvis. As quatros patas eram muito robustas, pois tinham que sustentar aproximadamente 50 toneladas!

O aspecto curioso do crânio do Braquiossauro era o seu focinho, que se elevava para frente na região dos olhos, formando uma espécie de crista na parte superior do crânio, onde se situavam as enormes fossas nasais. As caraterísticas mais visíveis do esqueleto do Braquiossauro eram o enorme comprimento do pescoço e o fato de ter as patas anteriores mais compridas que as traseiras; isso constituía uma adaptação para alimentar-se das folhas que ficavam na copa das árvores. No entanto, a cauda era curta em relação ao comprimento do pescoço. Nas espinhas das vértebras do pescoço inseriam-se músculos poderosos. Para terminar, a locomoção deste animal era facilitada pela estrutura de suas vértebras, que combinavam a máxima resistência mecânica com o menor peso.

A extraordinária altura a que se encontrava a cabeça do Braquiossauro lhe causava muitos problemas circulatórios. Por um lado, o coração tinha de ser uma bomba extremamente grande e potente, capaz de impulsionar o sangue á grandes pressões. E por outro lado, as artérias deviam ter um sistema de válvulas, impedindo que o sangue voltasse antes de ter chegado á cabeça.

A região posterior da cabeça, que protegia o cérebro, era muito reduzida, o que faz pensar que estes dinossauros eram pouco inteligentes.