Objekttilstandsdiagrammer er objektdiagrammer knyttet sammen med metodekall-transisjoner, slik at en ser hvordan ulike metodkall endrer tilstanden til objektstrukturer og dermed hvordan objektene endres over tid. Merk at denne diagramtypen ikke er standard UML, men en (oppfinnsom) kombinasjon/hybrid av to eksisterende diagramtyper, objektdiagrammer og tilstandsdiagrammer.
Enkelt sagt så rammer en inn objektdiagrammer og knytter disse sammen med piler annotert med metodekall. Objektstrukturen i fra-enden representerer før-tilstanden og objektstrukturen i til-enden er etter-tilstanden en får dersom metodekallet utføres. Metodekallene skrives slik en gjør i programkode, men med objektidentitet istedenfor variabelreferanser. Dersom objektstrukturen kun består av ett objekt, så kan en utelate innrammingen og la transisjonspilen gå direkte fra dette objektet.