Ornithomimus avea aproximativ 3,5 metri (11,5 picioare) lungime și, deși era un dinozaur teropod, era probabil omnivor. Numele său înseamnă „mimică de pasăre” și, la fel ca majoritatea celorlalți membri ai subgrupului său (Ornithomimidae), era fără dinți și avea fălci asemănătoare ciocului. Craniul mic cu os subțire avea o cavitate cerebrală mare. Cele trei degete ale sale erau neobișnuite în rândul dinozaurilor, deoarece toate aveau aproximativ aceeași lungime. Picioarele lui Ornithomimus erau foarte lungi, în special oasele piciorului (metatarsiene). Picioarele și picioarele, împreună cu ciocul fără dinți și gâtul lung, oferă o asemănare superficială cu struțul viu (Struthio camelus). Modelul penajului dinozaurului seamănă, de asemenea, cu cel al struțului, ceea ce sugerează că penele sale îi reglau temperatura. Un ornitomimid înrudit este atât de struț, încât numele său înseamnă „mimic de struț” (vezi Struthiomimus). Ornithomimidae include, de asemenea, forme mici, cum ar fi Pelecanimimus, cele mai mari, cum ar fi Garudimimus și Harpymimus, și deinocheirus gigant, cunoscut doar de la 2,5 metri (8.2-picior) brâu de umăr și membre anterioare din Cretacicul târziu al Mongoliei.