El esqueleto postcraneal de Pierolapithecus catalaunicus evidencia que había abandonado la locomoción cuadrúpeda propia de los antropoides del Mioceno Inferior o Medio africano: por lo tanto, se trata del primer ejemplo claro de la cadena evolutiva que desembocaría en los actuales primates antropomortos.
El torso de Pau presenta características asociadas con la marcha erguida: en primer lugar, es más ancho de costado a costado que del pecho a la espalda, por lo que el centro de gravedad se encuentra más cerca del tronco; de esta manera, es más fácil mantener una posición erguida. Otras características asociadas a una locomoción no cuadrúpeda son la ubicación de los omoplatos, que se han desplazado hacia la zona dorsal —probablemente, debido al cambio en la morfología torácica—, que le permitía levantar los brazos por encima de su cabeza, y una región lumbar más corta que en hominoideos anteriores, lo que facilitaría la acción de trepar al reducir el peso.
La muñeca presenta una alta movilidad pero las falanges evidencian unos dedos cortos, por lo que trepar sería más sencillo pero no colgarse de las ramas. Este hecho hace que los investigadores se cuestionen el paradigma de que las características que condujeron a la bipedestación y a la braquiación surgieron a un mismo tiempo, ya que los restos de Pierolapithecus catalaunicus apuntan hacia que primero aparecieron los rasgos que permitieron la marcha erguida y, posteriormente, las características propias de la braquiación.
En cuanto al esqueleto craneal, se aprecian rasgos arcaicos, como la proyección mandibular hacia delante, similar a la que se da en antropomorfos africanos de inicios del Mioceno; también cuenta con un espacio chato entre los ojos —es decir, con ausencia de protuberancia ósea— que le permitió, con gran probabilidad, desarrollar una visión estereoscópica. No ha sido posible determinar el volumen endocraneal porque la parte posterior del cráneo no se ha recuperado.