Basados en la descripción del único fósil de un A. fragillimus este debió haber sido el más largo de los vertebrados terrestres, con entre 40 y 60 metros de largo y una masa de alrededor de 135 toneladas, rivalizando con el animal más grande conocido, la ballena azul. Sin embargo debido a que los huesos se han perdido y los estudios se realizaron en 1870, sólo quedan los dibujos del cuaderno de campo de quien lo describiera.

La especie tipo de Amphicoelias, A. altus, fue nombrada por el paleontólogo Edward Drinker Cope en diciembre de 1877, pero no se publicó hasta 1878 a partir de un esqueleto incompleto que consta de dos vértebras, un pubis, y un fémur. En 1921, Osborn & Mook asignaron huesos adicionales a A. altus, una escápula, un coracoides, una ulna y dientes. Henry Fairfield Osborn Y C.C. Mook notaron muchas similitudes entre Amphicoelias y Diplodocus, además de algunas diferencias, como el largo y las proporciones de las patas de Amphicoelias, mayores que en Diplodocus. El fémur de Amphicoelias es inusualmente largo, delgado y redondeado en su corte transversal, mientras que esta redondez podría haber sido una característica que distingue a Amphicoelias, también se ha encontrado desde entonces en algunos especímenes de Diplodocus. El A. altus también similar de tamaño al Diplodocus, de alrededor del los 25 metros de largo.

La segunda especie de Amphicoelias, A. fragillimus, es conocida solo por una única e incompleta espina neural de 1,5 metros de alto que habría alcanzado los 2.7 metros en vida. Además de esta única vértebra, Cope en sus notas de campo habla de "el extremo distal de un inmenso fémur” localizado solamente a diez de metros de la vértebra gigante, y es probable que este hueso pertenezca al mismo animal.