Contoh awal adalah kecil (sekitar 60 cm), hewan seperti kadal semi-akuatik dengan anggota tubuh yang panjang (pachypleurosaurs), tetapi mereka dengan cepat tumbuh menjadi beberapa meter panjang dan menyebar ke perairan dangkal (nothosaurs). Peristiwa kepunahan Trias-Jurassic menghapus mereka semua kecuali plesiosaurs. Selama awal Jurassic, ini dengan cepat berdiversifikasi menjadi plesiosaurs berkepala kecil berkepala panjang, dan plesiosaurs berkepala pendek yang besar. Awalnya, diperkirakan bahwa plesiosaurs dan plesiosaurs adalah dua jenis superfamili yang berbeda. Selama masa evolusi awal, tampaknya bahwa kedua jenis ini berevolusi menjadi dua kelompok yang berbeda: morphosaurs dan pliosaurs, yang secara sederhana berkembang dari dua jenis nenek moyang yang berbeda.
plesiosaurus berkepala kecil dengan leher panjang, dan pliosaurus berkepala besar dengan leher pendek