Plesiosaurier wurden im Durchschnitt 3 bis 15 m lang. Sie hatten einen kurzen, spindelförmigen Körper, einen langen Hals sowie einen verhältnismäßig kurzen Schwanz und vier paddelförmige Flossen. Die Halswirbelsäule war stark verlängert und umfasste bis zu 72 Wirbel. Dennoch war der Hals nicht so beweglich, wie es den Anschein hat. Lediglich leichte Bewegungen zur Seite und nach oben und eine bessere Beweglichkeit nach unten waren möglich. Plesiosaurier besaßen einen relativ kleinen Schädel und gleichförmig angeordnete lange, spitze Zähne.

Mary Anning fand 1823 das erste vollständige Fossil eines Plesiosaurier-Skelettes. Dies gab der Karriere von William Conybeare, der aus älteren Teilfunden ein sehr ähnliches Tier rekonstruierte, starken Aufschwung.