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Les plésiosaures - du grec : plesios, « proche de » et sauros, « lézard » - étaient de grands vertébrés diapsides aquatiques, que l'on a longtemps classés parmi les reptiles (avant que l'essor de la cladistique ne montre que les « reptiles » sont un groupe artificiel car paraphylétique). Il a parfois été dit familièrement qu'ils ressemblaient « à une tortue avec un serpent au travers du corps », bien qu'ils n'aient pas de carapace. Le nom de « plésiosaure » est appliqué aussi bien aux « vrais » plésiosaures (super-famille des plésiosauridés) qu'au plus grand rang de classification des plésiosauriens, qui comprend à la fois les formes aux longs cous (plésiosaures) et à cous courts (pliosaures).

Les plésiosaures (au sens de plésiosauroïdés) occupaient les niches écologiques des actuelles tortues marines, pinnipèdes et manchots, depuis le tout début de la période jurassique et jusqu'à l'extinction du Crétacé. Bien qu'étant de grands diapsides du Mésozoïque, ce n'étaient pas des dinosaures.