Plesiosaurus memiliki banyak tulang di siripnya, membuatnya fleksibel. Tidak ada hewan modern yang memiliki anatomi empat dayung ini: kura-kura modern menggunakan kaki depan mereka untuk berenang. Mereka terutama adalah piscivora (pemakan ikan).
Pliosaurus
Pliosaurus adalah kelompok predator bawah laut yang sebagian besar berukuran besar dengan leher pendek dan kepala besar. Ukuran mereka berkisar antara dua hingga 15 meter, dan mereka adalah predator ikan besar dan reptil lainnya. Bentuk tubuh mereka yang ramping menunjukkan bahwa mereka berenang dan makan di bawah air.
Plesiosaurus berleher panjang
Ada tiga keluarga plesiosaurus berleher panjang, yang ternyata memiliki gaya hidup yang berbeda dari pliosaurus. Disarankan oleh D.M.S. Watson bahwa metode mereka adalah sebagai perenang permukaan, melesat ke bawah untuk menangkap ikan-ikan kecil yang sedang memakan plankton. Sulit untuk melihat manfaat dari leher panjang di bawah air; mamalia akuatik yang beroperasi di bawah air semuanya memiliki bentuk torpedo yang ramping, seperti halnya pliosaurus dan ichthyosaurus. Semua famili berleher panjang, dari susunan gigi dan rahangnya, adalah pemakan ikan kecil. Namun, beberapa di antaranya adalah pemakan dasar, mengonsumsi berbagai mangsa. Pencernaan kerang-kerangan dibantu oleh gastrolith.
- Plesiosaurid: leher tidak begitu panjang seperti dua keluarga lainnya, dan tidak begitu fleksibel: plesiosaurus serba bisa yang lebih umum. Kepala berukuran sedang, leher cukup tebal dan kuat, hingga 30 vertebra.
- Cryptoclidid: leher lebih panjang, dengan lebih dari 30 ruas tulang belakang.
- Elasmosaurid: leher yang sangat panjang; beberapa bentuk yang lebih baru memiliki sebanyak 76 vertebra servikal (leher) dan tengkorak yang cukup kecil.p30 Gagasan Watson dan Alexander berlaku terutama untuk kelompok ini.
Gastroliths
Plesiosaurus telah ditemukan dengan fosil belemnites (hewan mirip cumi-cumi), dan ammonites (moluska mirip nautilus raksasa) yang terkait dengan perut mereka. Tapi plesiosaurus tidak bisa memecahkan cangkang. Sebaliknya, mereka mungkin menelannya secara utuh. Di dalam perut plesiosaurus terdapat "batu-batu perut", yang disebut gastroliths. Batu-batu ini bergerak di dalam perut plesiosaurus dan memecahkan atau menghancurkan cangkang hewan yang dimakannya. Salah satu fosil plesiosaurus yang ditemukan di South Dakota memiliki 253 gatroliths dengan berat total 29 pon.