特别繁盛，直到白垩纪-第三纪灭绝事件中完全灭绝，牠们的共同特点是利用如同海龟般的四个鳍状肢游动，游泳速度并不快，但却佔据了海中的中高层生态位。蛇颈龙目下两个巨大的分类：第一个是“蛇颈龙亚目”，即脖子像蛇一样很长、头部短小的蛇颈龙，也是大众想像中的尼斯湖水怪的原型，一般大众认知范围内的“蛇颈龙”一词就是指蛇颈龙亚目；第二个是“上龙亚目”，即短颈、有巨大咬合力的头部的蛇颈龙，上龙亚目比起蛇颈龙亚目更兇勐，是侏罗纪海洋中的顶级掠食者，但是在白垩纪中晚期就已灭绝，灭绝事件比非鸟恐龙、沧龙、翼龙等要早上许多。