到三叠纪晚期，约提早4500万年，并且成为一个独特的演化支。然而，厚椎龙缺乏任何头盖骨遗骸；而与离龙类有关联的后头盖骨遗骸，可能是水生生活的趋同演化后果。所有非两栖的离龙类皆为淡水水生生物，而厚椎龙是在欧洲的海侵地形发现。厚椎龙可能是离龙类，或者是某种海龙目，海龙目是种大型身体、长颈海生爬行动物。需要更多的化石，才能了解厚椎龙的演化位置。最终导致离龙类灭绝的原因可能来自很多因素：渐新世的气温下降、鳄鱼的竞争增强、栖息地消失、或是综合以上因素。在2006年，英国皇家学会宣佈他们发现一只双头离龙类化石，