Plesiosaurii aveau multe oase în înotătoare, ceea ce le făcea flexibile. Niciun animal modern nu are această anatomie cu patru palete: țestoasele moderne își folosesc membrele anterioare pentru înot. Ele erau în principal piscivoriste (mâncătoare de pește).
Pliosauri
Pliosaurii erau un grup de prădători submarini, în mare parte mari, cu gât scurt și cap mare. Dimensiunile lor variau între doi și 15 metri și erau prădători de pești mari și alte reptile. Forma corpului lor aerodinamică sugerează că înotau și mâncau sub apă.
Plesiozauri cu gât lung
Existau trei familii de plesiosauri cu gât lung, care, evident, aveau un stil de viață diferit de cel al pliosaurilor. D.M.S. Watson a sugerat că metoda lor era aceea de a înota la suprafață, coborând pentru a prinde peștii mai mici care se hrăneau cu plancton. Este greu de văzut care ar fi avantajul unui gât lung sub apă; mamiferele acvatice care operează sub apă au toate o formă de torpilă aerodinamică, la fel ca și pliosaurii și ihtiozaurii. Toate rudele cu gât mai lung erau, după configurația dinților și a fălcilor, mâncătoare de pești mici. Cu toate acestea, cel puțin unii dintre ei se hrăneau pe fundul apei, consumând diverse prăzi. Digestia crustaceelor era ajutată de gastroliti.
- Plesiosauride: gâtul nu este atât de lung ca la celelalte două familii și nu este atât de flexibil: un plesiozaur mai general și mai complet. Capul este de mărime medie, gâtul destul de gros și puternic, cu până la 30 de vertebre.
- Cryptoclididele: gâturi mai lungi, cu mai mult de 30 de vertebre.
- Elasmosauridele: gât foarte lung; unele forme mai târzii au până la 76 de vertebre cervicale (gât) și cranii destul de mici.p30 Ideile lui Watson și Alexander se aplică în special acestui grup.
Gastrolitici
Plesiosaurii au fost descoperiți cu fosile de belemniți (animale asemănătoare calmarilor) și amoniți (moluște uriașe asemănătoare nautilusurilor) asociate cu stomacul lor. Dar plesiosaurii nu puteau sparge cochilii. În schimb, probabil că le înghițeau întregi. În burta unui plesiosaur se aflau "pietre stomacale", care se numesc gastroliti. Aceste pietre se mișcau în stomacul plesiosaurului și crăpau sau zdrobeau cochiliile animalelor pe care le mânca. O fosilă de plesiosaur găsită în Dakota de Sud avea 253 de gatrolithi care cântăreau în total 29 de kilograme.
