Un altro tipo di rettile scoperto nel Lyme Regis, è il Plesiosauro, caratterizzato da un corpo fusiforme, quattro arti a remo, coda corta, collo lungo e testa piccola, munita di numerosi e affilati denti aghiformi.
Un altro esemplare con testa grossa saldata ad un collo tozzo e munita di denti più massicci fu scoperta in seguito. Fu battezzato Pliosauro e il genere includeva il gigantesco Liopleurodon
I Pliosauri erano abili nuotatori capaci di immergersi a grandi profondità, si nutrivano prevalentemente di cefalopodi e questa conferma è avvenuta dopo il ritrovamento di un gran numero di piccoli becchi chitinosi provenienti dai loro tentacoli, ritrovati nello stomaco di questi rettili. Il nuoto, simile ad un volo subacqueo, era prodotto dal battito delle pinne usate come ali, come fanno oggi i pinguini. Poichè i plesiosauri e pliosauri erano dotati di due paia di "ali", il loro movimento risultava efficiente solo se accompagnato da un movimento del corpo, alternato in su e giù analogo a quello dei delfini.
I Plesiosauri dal collo lungo si nutrivano prevalentemente di pesci, non sapevano immergersi, per cui trascorrevano il tempo nuotando in superficie e protendendo la testa fissata al lungo collo per catturare il cibo. L'organizzazione delle ossa delle pinne mostra che l'animale poteva muoverle molto velocemente, il che gli garantiva ampia manovrabilità di contro a una scarsa potenza del nuoto.
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