Syndyoceras fue nombrado por Barbour (1905). La especie tipo es Syndyoceras cooki. Fue asignado a Protoceratidae por Barbour (1905) y Carroll (1988); y a la tribu Kyptoceratini por Webb (1981), Prothero (1998), Webb et al. (2003) y Prothero y Ludtke (2007).^[2]​^[3]​^[4]​^[5]​

La decoración del cráneo de Syndyoceras era muy distinta a la de los ciervos. Poseía dos pares de cuernos. El primero consistía en un par que fomaba una letra V sobre el hocico, fusionados en la base. El segundo par estaba situado entre los ojos y las orejas y se curvaban hacia adentro, con los cuernos uno frente a otro de forma semicircular. Como los osiconos de las jirafas, estas protuberancias estaban cubiertas de piel. Estos eran probablemente usados para exhibición y luchas.^[6]​

Aparte de los cuernos, Syndyoceras también poseía dientes caninos alargados, que puede haber usado para hozar a través del suelo y la maleza para obtener comida, de manera similar al actual ciervo almizclero. La forma del cráneo también sugiere que pudo haber tenido un hocico inflado, como el del actual saiga.^[6]​

Esta criatura de 1,8 metros de largo se parecía a un ciervo, teniendo dos pezuñas en sus pies. Como los primeros caballos, como Merychippus, tenía dos dedos externos vestigales en cada pie, los cuales no tocaban el suelo.

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  Cráneo de Syndyoceras.
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  Cráneo de Syndyoceras.
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  Reconstrucción por Robert Bruce Horsfall.
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  Reconstrucción a escala real de un Syndyoceras.