Ses fossiles sont assez rares mais un squelette trouvé dans le gisement de Gers donne un très bon aperçu de la forme de l'animal.
Bien que ses plus proches parents de l'époque contemporaine soient le cheval, le rhinocéros, et le tapir, il ne leur ressemblait guère. Ses membres d'en avant étaient plus longs que ceux d'en arrière, ce qui fait qu'il se déplaçait probablement avec la plus grande partie de son poids sur ses pattes de derrière, courtes et fortes. Ses pattes de devant étaient armées de longues griffes qui l'aidaient à gratter la terre à la recherche de racines et de tubercules ou encore à abaisser les branches des arbres pour en arracher les feuilles. Il semblait marcher sur ses poings, les griffes repliées vers ses poignets. Chaque pied se terminait par trois doigts.
Le chalicothère était dépourvu de dents à l'avant de la mâchoire supérieure. La plupart du temps, celles d'en arrière étaient peu usées si l'on se fie aux squelettes que l'on a retrouvés. Cela peut s'expliquer par le fait qu'il devait surtout se nourrir du feuillage des arbres.
Au cours de l'Oligocène (-30 Ma), le chalicothère s'est divisé en deux sous-groupes. Le premier, adapté aux régions boisées, a gardé les mêmes caractéristiques. Le deuxième, qui fréquentait les savanes et les plaines herbeuses, a vu ses pieds d'en avant se transformer, ce qui lui a permis de marcher à plat sur les pieds au lieu de marcher sur les poings.
