Les plésiosaures avaient de nombreux os dans leurs nageoires, ce qui les rendait flexibles. Aucun animal moderne ne possède cette anatomie à quatre pattes : les tortues modernes utilisent leurs membres antérieurs pour nager. Elles étaient principalement piscivores (mangeuses de poissons).
Pliosaures
Les pliosaures étaient un groupe de grands prédateurs sous-marins au cou court et à la grosse tête. Leur taille variait de deux à 15 mètres, et ils étaient les prédateurs de gros poissons et d'autres reptiles. La forme fuselée de leur corps suggère qu'ils nageaient et mangeaient sous l'eau.
Plésiosaure à long cou
Il y avait trois familles de plésiosaures à long cou, qui avaient manifestement un mode de vie différent de celui des pliosaures. D.M.S. Watson a suggéré que leur méthode était celle des nageurs de surface, qui descendaient pour attraper des poissons plus petits qui se nourrissaient de plancton. Il est difficile de voir l'avantage d'un long cou sous l'eau ; les mammifères aquatiques opérant sous l'eau ont tous une forme de torpille fuselée, comme le faisaient les pliosaures et les ichtyosaures. Toutes les familles à long cou étaient, de par la disposition des dents et des mâchoires, des mangeurs de petits poissons. Cependant, certains au moins étaient des mangeurs de fond, consommant des proies variées. La digestion des mollusques était facilitée par les gastéropodes.
- Plésiosaure : cou moins long que les deux autres familles, et moins flexible : un plésiosaure plus général. Tête de taille moyenne, cou assez épais et fort, jusqu'à 30 vertèbres.
- Cryptoclidés : cou plus long, avec plus de 30 vertèbres.
- Elasmosaurides : cou très long ; certaines formes plus tardives ont jusqu'à 76 vertèbres cervicales (cou) et des crânes assez petits. p30 Les idées de Watson et Alexander s'appliquent tout particulièrement à ce groupe.
- Elasmosaurus
- Thalassomedon
- Mauisaurus, le plus long plesiosaur jamais trouvé.
Gastroliths
Des plésiosaures ont été trouvées avec des fossiles de bélemnites (animaux ressemblant à des calmars), et d'ammonites (mollusques géants ressemblant à des nautiles) associés à leur estomac. Mais les plésiosaures ne pouvaient pas fendre les coquilles. Au lieu de cela, ils les ont probablement avalées entières. Dans le ventre d'un plesiosaur se trouvaient des "pierres d'estomac", appelées gastrolithes. Ces pierres se déplaçaient dans l'estomac du plesiosaur et fissuraient ou écrasaient les coquilles des animaux qu'il mangeait. Un fossile de plesiosaure trouvé dans le Dakota du Sud contenait 253 gastrolithes pesant au total 29 livres.