Diplocaulus (“dvojitá klenba”) je vyhynulý rod obojživelníků rodu leponspondyl z permianského období. Byl dlouhý až 1 m (3 ft 4 in).
Diplocaulus je známý dlouhými výčnělky po stranách lebky, které způsobují, že lebka má tvar podobný bumerangu. Soudě podle slabých končetin a relativně krátkého ocasu se předpokládá, že plaval pohybem těla nahoru a dolů, ne nepodobným dnešním kytovcům. Široká hlava mohla tvorovi pomoci klouzat vodou. Má se také za to, že měl obranné účely, protože každý predátor jako Dimetrodon (dokonce i Eryops s velkou hlavou) by měl problém tvora s tak širokou hlavou spolknout. Diplocaulův blízký bratranec je Diploceraspis.