A legkorábbi sauropterygiák körülbelül 245 millió évvel ezelőtt (Ma) jelentek meg, a triász időszak kezdetén: az első határozott sauropterygiák pontos stratigráfiai adatokkal Dél-Kínában, az Olenekián korszak spatián osztásán belül találhatók. A korai példák kicsik voltak (körülbelül 60 cm), hosszú végtagokkal rendelkező, félig vízi gyíkhoz hasonló állatok (pachypleurosaurusok), de gyorsan több méter hosszúak lettek, és sekély vizekre terjedtek el (nothosaurusok). A triász-jurázsi kihalás esemény kiirtotta őket, kivéve a plesiosaurusokat. A korai jurázsi időszakban ezek gyorsan diverzifikálódtak mind a hosszú nyakú kisfejű plesiosaurusokba, mind a rövid nyakú nagy fejű plesiosaurusokba. Eredesen úgy gondolták, hogy a plesiosaurusok és a pliosaurusok két különálló szupercsaládok voltak.
hosszú nyakú kisfejű pleziosaurusz, és rövid nyakú nagyfejű pliosaurusz