Le diagramme de séquence présente les mêmes échanges entre les éléments d’un système, en mettant en évidence leur chronologie. Ces éléments sont représentés dans le diagramme par leurs lignes de vie.

Grace aux nouveautés apportées par UML2, il est maintenant possible de décomposer des diagrammes de séquence en sous-diagrammes de séquence et d'employer des structures de contrôle au sein des diagrammes de séquence.