Les Plésiosaures se divisaient en deux principaux types : les Plésiosaures à cou court (comme Plesiosaurus), et les Plésiosaures à cou long (comme Elasmosaurus) . Ce cou était composé d'un grand nombre de vertèbres cervicales, ce qui permettait de capturer efficacement leur proie sous l'eau.

Le groupe des Plésiosaures comprend plusieurs subdivisions, parmi lesquelles :

• Les Pistosauroidea. - Ce groupe comprend les membres les plus primitifs des Plésiosaures, souvent caractérisés par des crânes relativement longs et étroits. Ils sont considérés comme les ancêtres des Plésiosaures ultérieurs.

• Les Plesiosauroidea. - Ce groupe inclut les Plésiosaures typiques, caractérisés par leurs cous longs ou courts et leurs corps massifs. Ils étaient bien adaptés à la vie marine et ont prospéré pendant l'ère mésozoïque.

• Les Pliosauridae. - Les Pliosaures se distinguant par leurs crânes massifs, leurs cous courts et leurs mâchoires puissantes. Ils étaient parmi les prédateurs marins les plus redoutables de leur époque.

• Les Cryptoclididae. - Ils se distinguent par leurs cous relativement longs et leurs crânes larges. Ils étaient probablement des chasseurs d'embuscade, se nourrissant principalement de poissons et de céphalopodes.

• Les Elasmosauridae. - Ce groupe est composé de Plésiosaures à cou très longs, comme Elasmosaurus. Leurs cous comptent parmi les plus longs observés chez les vertébrés, et ils étaient bien adaptés à la capture de proies rapides et agiles.