Tenían mandíbulas poderosas, probablemente lo bastante para atravesar las conchas duras de sus presas. Los peces óseos, que empezaron a extenderse en el período Jurásico, también eran presas probables. Asimismo, los plesiosaurios eran presas de otros carnívoros, ya que se han hallado marcas de tiburón en la aleta fósil de un plesiosaurio y en el estómago de un mosasaurio restos que debieron pertenecer a algún plesiosaurio. 

 

No se han descubierto ningún huevo o evidencia de reproducción, pero se ha teorizado que los plesiosaurios más pequeños se pueden haber arrastrado a las playas a poner sus huevos, como la tortuga de caparazón coriáceo moderna. Otra curiosidad es su diseño de cuatro aletas. Ningún animal moderno que nade tiene esta adaptación; hay una especulación considerable sobre qué tipo de brazada usaban. Mientras los pliosaurios de cuello corto pueden haber sido rápidos nadadores, las variedades de cuello largo evolucionaron más para la maniobrabilidad que para la velocidad.