Die bisherigen Funde lassen darauf schließen, dass der Plesiosaurus eine Länge von 3 bis maximal 15 Meter hatte. Der im Vergleich zum übrigen Körper eher kleine Schwanz diente wohl zur Steuerung und könnte eine Schwanzflosse gehabt haben. Die Halswirbelsäule hatte etwa 72 Wirbel und war daher wohl beweglich.
Die Tiere bewegten sich im Wasser mit ihren 4 Flossen vorwärts. Der Knochenaufbau der Flossen erinnert an die Flügel von Vögeln. Die großen Knochen an der Brust und dem Becken lassen die Forscher vermuten, dass dort starke Muskeln befestigt waren. Aufgrund dieser Merkmale geht die Forschung davon aus, dass sich der Plesiosaurus unter Wasser ähnlich wie ein Vogel bewegte (Schildkröten und Pinguine bewegen sich auch auf diese Weise).
Verbreitung und Lebensraum
Der Plesiosaurus lebte vor etwa 208 bis 66 Millionen Jahren (spätes Obertrias bis zum Ende der Kreidezeit). Als Meeresbewohner war der Plesiosaurus aller Wahrscheinlichkeit nach auf der ganzen Erde zu finden. Zumindest wurden schon beinahe weltweit Skelette beziehungsweise Skelettteile gefunden, so zum Beispiel in Marokko, in Norwegen, in der Antarktis, in Deutschland und in Großbritannien.
Der Plesiosaurus war auf jeden Fall ein Fleischfresser. Je nach Größe des einzelnen Tieres hat er sich wohl von kleineren oder größeren Fischen ernährt. Die größeren Vertreter der Art haben wahrscheinlich auch kleinere Artgenossen, Tintenfische und Ammoniten gefressen. Viele Forscher gehen davon aus, dass sie den Hals sehr gut nach unten bewegen konnten und so auch in der Lage gewesen wären Muscheln oder Krabben vom Meeresboden zu fressen.
In den gefundenen Überresten wurden auch Magensteine gefunden. Sie könnten eventuell zum Zerkleinern der Nahrung gedient haben.
In Bezug auf die Fortpflanzung gibt es noch einige Unklarheiten, aber derzeit geht man davon aus, dass der Plesiosaurus keine Eier legte, sondern jeweils ein lebendes Jungtier bekam und dieses in der ersten Zeit versorgte. Der Plesiosaurus ist zwar ein Reptil, aber es wird vermutet, dass er aufgrund seines Knochenbaus nicht in der Lage gewesen wäre für längere Zeit an Land zu gehen und dort Eier abzulegen. Es wird vermutet, dass seine Lunge an Land durch den fehlenden Wasserauftrieb zusammengedrückt worden wäre und er so erstickt wäre.