Plezjozaury miały wiele kości w płetwach, co czyniło je elastycznymi. Żadne współczesne zwierzę nie ma takiej czteropalczastej anatomii: współczesne żółwie używają kończyn przednich do pływania. Były one głównie rybożerne (zjadały ryby).
Pliozaury
Pliozaury były grupą przeważnie dużych drapieżników podwodnych o krótkich szyjach i dużych głowach. Ich rozmiary wahały się od dwóch do 15 metrów, były drapieżnikami dużych ryb i innych gadów. Ich opływowy kształt ciała sugeruje, że pływały i jadły pod wodą.
Plesiozaury o długiej szyi
Istniały trzy rodziny długoszyjnych plezjozaurów, które najwyraźniej prowadziły inny tryb życia niż pliozaury. D.M.S. Watson zasugerował, że ich metoda polegała na pływaniu powierzchniowym, zrzucaniu się w dół, by chwytać mniejsze ryby żywiące się planktonem. Trudno dostrzec korzyści z długiej szyi pod wodą; wszystkie ssaki wodne działające pod wodą mają opływowy torpedowaty kształt, podobnie jak pliozaury i ichtiozaury. Wszyscy przedstawiciele rodziny o dłuższych szyjach byli, jak wynika z ustawienia zębów i szczęk, zjadaczami małych ryb. Jednak przynajmniej niektóre z nich żywiły się dnem, zjadając różne ofiary. Trawienie skorupiaków było wspomagane przez gastrolity.
- Plezjozaurydy: szyja nie tak długa jak u pozostałych dwóch rodzin i nie tak giętka: bardziej ogólny, wszechstronny plezjozaur. Głowa średniej wielkości, szyja dość gruba i mocna, do 30 kręgów.
- Cryptoclididae: dłuższe szyje, z więcej niż 30 kręgami.
- Elasmosaurids: bardzo długie szyje; niektóre późniejsze formy mają aż 76 kręgów szyjnych i dość małe czaszki. p30 Idee Watsona i Alexandra odnoszą się szczególnie do tej grupy.
Gastrolity
Plezjozaury zostały znalezione ze skamieniałościami belemnitów (zwierząt podobnych do kałamarnic) i amonitów (olbrzymich mięczaków podobnych do nautilusów) związanych z ich żołądkami. Plezjozaury nie potrafiły jednak rozbijać muszli. Zamiast tego, prawdopodobnie połykały je w całości. W brzuchu plezjozaura znajdowały się "kamienie żołądkowe", które nazywane są gastrolitami. Kamienie te poruszały się w żołądku plezjozaura i rozbijały lub kruszyły muszle zwierząt, które zjadał. Jedna skamielina plezjozaura znaleziona w Południowej Dakocie miała 253 gastrolity o łącznej wadze 29 funtów.
