Плезиозавры и ихтиозавры
От группы котилозавров отделились морские ископаемые рептилии — ихтиозавры и плезиозавры, вместе с другими более редкими формами составившие два самостоятельных подкласса: ихтиоптеригий (Ichthyopterygia) и плезиозавров, или синаптозавров (Synaptosauria).
Плезиозавры (Plesiosauria) были настоящими морскими пресмыкающимися. Они имели широкое, бочонкообразное, несколько уплощенное туловище, две пары чрезвычайно мощных конечностей, видоизмененных в плавательные ласты, очень длинную шею, заканчивающуюся маленькой головой, и короткий хвост. Кожа была голая. Многочисленные острые зубы сидели в отдельных ячейках. Размеры этих животных варьировали в очень широких пределах: некоторые виды имели лишь полметра длины, но были и гиганты, достигавшие 15 м. Характерная особенность их скелета заключалась в недоразвитии спинных частей поясов конечностей (лопатки, подвздошной кости) и исключительной мощности брюшных отделов поясов (коракоида, брюшного отростка лопатки, лобковой и седалищной костей), а также брюшных ребер. Все это свидетельствует об исключительно сильном развитии мышц, приводящих в движение ласты, служащие лишь для гребли и не могущие поддерживать тело вне воды.
Хотя в пределах подкласса синаптозавров переход от наземных форм к водным восстановлен довольно отчетливо, но происхождение группы в целом во многом еще неясно.
Ихтиозавры (Ichthyosauria), в то время как плезиозавры, приспособившись в водной жизни, еще сохранили облик наземных животных, приобрели замечательное конвергентное сходство с рыбами и дельфинами. Тело ихтиозавра было веретенообразное, шея не выражена, голова удлиненная, хвост с большим обратно гетероцеркальным плавником (т. е. позвоночник продолжался в нижнюю лопасть), конечности в виде коротких ластов, причем задние значительно меньше передних. Кожа была голая, многочисленные острые зубы (приспособление к питанию рыбой) сидели в общей борозде, имелась лишь одна скуловая дуга, но крайне своеобразного строения, таз был рудиментарный, не только имелось увеличенное количество фаланг, но (в отличие от плезиозавров) у наиболее специализированных форм наблюдалось и увеличение числа пальцев (до 7). Размеры варьировали от 1 до 13 м. Новейшие находки подтвердили, что ихтиозавры рождали живых детенышей. Ихтиозавры настолько своеобразны, что должны были очень рано отделиться от основного ствола рептилий, и вопрос об их происхождении еще не очень ясен.