Плезиозавры были прекрасно приспособлены к жизни в водоемах, хотя им приходилось выныривать на поверхность, чтобы вдохнуть воздуха. Имели четыре конечности, преобразованные в ласты, и бочкообразное тело. У одних были длинные шеи и маленькие головы, у других — короткие шеи и огромные головы. Обитали в солёноводных водоёмах — морях и океанах. Ископаемые остатки обнаружены на всех континентах, в том числе и в Антарктиде.
Выделяют два подотряда плезиозавров: длинношеих плезиозавроид и короткошеих плиозавроид.
Самые крупные плезиозавры — плезиозавроиды эласмозавриды, такие как представители родов Mauisaurus, Elasmosaurus, Hydrotherosaurus, достигавшие 20, 14 и 13 м соответственно (хотя, оценки длины первого в 20 м все-таки не бесспорны). Некоторые плиозавроиды, такие как кронозавр и плиозавр, пусть и достигали несколько меньшей общей длины, имели значительно больший вес. В фильме Би-би-си «Прогулки с динозаврами» показан гигантский 25-метровый лиоплевродон. Но эта цифра была сильно преувеличена, на самом деле, среднестатистические лиоплевродоны были не более 4,5 метров в длину, а особи длиной более 6 метров уже встречались очень редко. Ископаемые остатки, якобы принадлежавшие гигантским лиоплевродонам, на самом деле принадлежат плиозавроидам других родов, которые и то не достигают столь крупных размеров. Так, в 2005 году в Мексике были обнаружены остатки гигантского плиозавра неизвестного вида (возможно, близкого к кронозавру или плиозавру), длина которого, судя по разным более-менее надежным расчётам, достигала от 11,7 до 15 м. Он был неофициально назван «Монстром из Арамберри» (по месту, где его нашли).
Плезиозавры имели короткое тело с плоским брюхом, широкий, но короткий хвост и четыре одинакового размера конечности-ласта, благодаря которым быстро плавали под водой.
Хвост служил скорее рулем, чем органом, обеспечивающим поступательное движение.
Ласты плезиозавров похожи на крылья современных пингвинов или ласты морских черепах.
Большинство плезиозавров были нескольких метров в длину, самые маленькие — 1 - 2, самые большие короткошеии формы до 13, а длинношеии до 18 метров.
Внутри скелет образовывал почти сплошной жесткий костяк, дававший опору для мощных гребных мышц и защищавший тело от давления воды при нырянии.
Шея наиболее поздних меловых плезиозавров была необыкновенно длинной, занимая более трети их восемнадцатиметрового тела и состояла из 74-80 шейных позвонков. У короткошеих плиозавров на неподвижной шее из 13-28 сросшихся позвонков сидела огромная голова, длиной у некоторых экземпляров до 3,5 метров.
Пасть крупных плиозавров свободно вместила бы человека.
Челюсти были усеяны длинными кривыми зубами с бороздками по бокам.
Плезиозавры в основном питались моллюсками и рыбой. Крупные виды плиозавроидов питались различными морскими рептилиями (включая других плезиозавров), акулами и другой крупной добычей. Некоторые плезиозавры порой могли ловить и птиц или летающих ящеров. Один из обнаруженных палеонтологами длинношеих плезиозавров сохранил в области желудка остатки своей последней трапезы — труп летающего ящера, кости рыбы и раковину аммонита. В области желудка кронозавра в то же время находили ископаемые остатки расчлененных челюстями эласмозавридов, крупных акул и черепах.
Размножение
Споры о способах размножения плезиозавров длятся вот уже 200 лет.
Многие эксперты полагали, что из-за большого веса выбираться на берег и откладывать яйца животному было затруднительно, то есть они должны были быть живородящими. Первое прямое этому доказательство было получено после тщательного изучения окаменелого скелета плезиозавра (окаменелости около 20 лет находились в подвале Музея естественной истории в Лос-Анджелесе)
Широко известное Лох-Несское чудовище, якобы обитающее в шотландском озере Лох-Несс, часто называют последним представителем плезиозавров (причём фальсификаторы изображали её в соответствии со старыми представлениями о плезиозаврах как о существах с подвижной шеей, способной подниматься высоко над водой. В настоящее время установлено, что шея этих существ была практически неподвижной. Плезиозавры угадываются в описании и некоторых других озёрных монстров. Все эти озёра расположены в высоких широтах Северного полушария и имеют карстовые разломы на дне.
