Den første definitive sauropterygian med nøjagtig stratigrafisk datum ligger inden for den Spathian opdeling af Olenekian æra i det sydlige Kina. Tidlige eksempler var små (ca. 60 cm), semi-akvatiske øgle-lignende dyr med lange lemmer (pachypleurosaurs), men de voksede hurtigt til at være flere meter lang og spredes i lavvand (nothosaurs). Den Triassic-Jurassic udryddelse begivenhed udslettet dem alle undtagen for plesiosaurs. I den tidlige Jurassic, disse hurtigt diversificeret i både langhalsede små-headed plesiosaurs, og korthalsede store plesiosaurs.
langhalsede småhovede plesiosaurer og korthalsede storehovede pliosaurer