Pliohippus war ein Verwandter der heutigen Pferde der Gattung Equus und ähnelte diesen bereits recht deutlich, war aber noch etwas kleiner und erreichte wohl maximal die Ausmaße der kleinsten heute bekannten Equus-Arten, das Gewicht lag bei rund 170 kg. Eine deutliche Verbindung zu den rezenten Vertretern ist das Vorhandensein nur eines einzelnen Zehs je Gliedmaße, der zudem recht breit gestaltet war, was insgesamt als Anpassungen an das Leben in der offenen Graslandschaft und für eine schnelle Fortbewegung auf dem harten Steppenuntergrund zu deuten ist. Allerdings befanden sich seitlich noch zwei kleine reduzierte Zehen. Ein markanter Unterschied ist das Vorhandensein einer facialen Fossa (präorbitale Fossa). Eine solche Grubenbildung ist typisch für Pferde des Neogens, ging aber bei  Equus wieder verloren. Sie lag kurz vor der Orbita und erreichte einen Durchmesser von rund 15 mm, wobei sie fast rundum von Knochenwülsten umgeben war. Das Gebiss bestand aus der vollständigen Bezahnung der modernen Säugetiere, im Gegensatz zu den meisten der heutigen Pferde besaß Pliohippus also noch einen funktionalen ersten Prämolaren. Vor allem das hintere Gebiss bestand aus hochkronigen Backenzähnen mit stark geschwungenen Schmelzfalten, die bestens geeignet waren, die harte Grasnahrung zu kauen. Allerdings wichen die Schmelzfaltenmuster etwas ab von denen der heutigen Pferde und waren primitiver gestaltet. Die Backenzähne erreichten Kronenhöhen von 5 bis 6,5 cm, die gesamte Kaureihe war 14 bis 18 cm lang.