Ornithomimus era un dinosauro saurisco di media taglia, dalla struttura scheletrica molto simile a quella di un attuale struzzo: aveva zampe lunghe e robuste, che gli permettevano di correre assai velocemente, e un collo sottile che sosteneva il cranio affusolato, dotato di ampie fenestrature. Le grandi orbite oculari fanno pensare che avesse una vista estremamente sviluppata. Particolarità degna di nota di questo rettile del Cretaceo, inoltre, era la completa assenza di denti, caso unico nel panorama dei dinosauri.