Die Ichthyosaurier ("Fischechsen") gelten als die am besten an ein Leben im Wasser angepasste Gruppe meeresbewohnender Reptilien. So besaßen sie nicht nur einen stromlinienförmigen Körper (der dem der heutigen Thunfischen ähnelte), sondern hatten auch einen flossenähnlichen Schwanz, den sie zur raschen Fortbewegung kräftig seitlich hin und her schwangen. Ihre Gliedmaßen hatten sich zu Flossen umgebildet, so dass es ihnen nicht mehr möglich war, zur Eiablage an Land zu gehen. Sie brachten lebende Junge im Meer zur Welt, die wie die heutigen Wale mit dem Schwanz voraus geboren wurden. (Es sind verschiedene Funde von gerade gebärenden Ichthyosaurier bekannt.)

Die Ichthyosaurier sahen nicht nur aus wie Fische, sie lebten auch wie diese. Doch mussten sie - wie alle Echsen - immer wieder an die Wasseroberfläche schwimmen, um Luft atmen zu können.

Die ersten Ichthyosaurier traten bereits in der frühen Trias auf. Ihre Ursprünge waren allerdings lange Zeit nicht bekannt, doch galt als sicher, dass sie von landlebenden Reptilien abstammten und sich nicht aus einer bereits im Wasser lebenden Saurierart entwickelten.

Als Forscher vor 200 Jahren zum ersten Mal auf die Überreste eines "Riesenfisches" trafen, verwirrten sie die ungewöhnlichen großen Augen und die auffällig dicke Wirbelsäule. Da die Dinosaurier noch unbekannt waren, konnten sich die Foscher überhaupt nicht erklären, welcher Tierart diese Kolosse zuzuordnen waren. Erst nach der Entdeckung der ersten Dinosaurierskelette wurden die fischähnlichen Wesen anhand ihrer Schädel und Kiefer unzweifelhaft als Reptilien identifiziert.

1982 gruben Geologen zwei fast vollständige Skelette des bisher ältesten bekannten Ichthyosauriers - des Utatsusaurus - aus und benötigten an die 15 Jahre, die Knochenreste vollständig von dem umgebenden Gestein zu lösen. Das Tier, das freigelegt wurde, glich einer Eidechse mit Flossen, wie viele Paläontologen im Vorhinein schon vermutet hatten.

In derselben Gesteinsschicht, in der der Utatsusaurus entdeckt wurde, fanden die Forscher auch das bisher vollständigste Skellett eines weiteren frühen Ichthyosauriers: das eines Chaohusaurus. Auch dieses Fossil wies einen schlanken, eidechsenartigen Wuchs auf.

Nach eingehenden Untersuchungen kamen die Wissenschaftler jetzt zu dem Schluss, dass sich die Hand- und Fußknochen im Laufe der Evolution bei den Fischechsen immer mehr verkürzten, in der Querachse breiter als in der Längsachse wurden und sich durch eine Hülle aus weichem Gewebe stabilisierten. Somit besaßen die Ichthyosaurier keine Finger und Zehen mehr, sondern eine kompkte, starke Flosse.

Auch die Rückenwirbel wurden im Laufe der Evolution immer höher, breiter und kürzer und nahmen die Gestalt von Scheiben an.

Die frühen Ichthyosaurier besaßen noch ein dünnes Rückgrat aus länglichen Wirbelknochen. Die Wissenschaftler vertreten daher die Ansicht, dass diese Arten sich eher schlängelnd durchs Wasser bewegten und an ein Leben in flachen Gewässern (wie heute der Katzenhai) angepasst waren.

Mit zunehmender Dicke des Rückgrats und Verkürzung der Wirbel verloren die Fischsaurier ihre Beweglichkeit und konnten sich in den größeren Tiefen des Ozeans behaupten. Da dort auf der Suche nach Nahrung größere Strecken zurückgelegt werden müssen, ist eine energiesparende Schwimmweise von großer Bedeutung. Die späten Ichthyosaurier benutzten als Vorwärtsantrieb vermutlich − bedingt durch die scheibenförmigen Wirbel − ausschließlich ihre sichelförmige Schwanzflosse (wie der heutige Weiße Hai).

Des weiteren nehmen die Wissenschaftler an, dass die späten Ichthyosaurier wie die heutigen Wale in der Tiefsee ihre Jagdgebiete hatten, da sie sich − wie es lange schien − vorwiegend von Kopffüßern (Tintenfischen) ernährten. Diese Annahme beruhte auf gefundene Reste des Mageninhaltes einiger Ichthyosaurierfossilien. Neueste Funde scheinen allerdings darauf hinzudeuten, dass das Nahrungsspektrum der Fischechsen doch ein wenige größer war, als zunächst angenommen. So wurden im fossilen Verdauungstrakt eines schwangeren Platypterygius-Weibchens Überreste von Babyschildkröten und Vögeln entdeckt (vgl. Nachricht vom Juli 2003).

Für die Tiefsee als Jagdgebiet und ausgedehnte Tauchgänge weisen auch die Körperform und die damit verbundene Gewebemasse hin, in der große Mengen Sauerstoff gespeichert werden konnten. Bei vorsichtiger Schätzung konnte ein 950 Kilogramm schwerer Ophthalmosaurus mindestens 20 Minuten lang tauchen und dabei eine Tiefe von 600 Meter erreichen. Vielleicht gelangte er dabei aber auch sogar bis in eine Tiefe von 1500 Metern.

Als ein weiteres Indiz für das Tauchen in äußerst tief gelegenen Regionen des Meeres sehen die Wissenschaftler die riesigen Augen an, die einigen Arten der Ichthyosaurier zu eigen sind; so besaß der Ophthalmosaurus Augen mit einem Durchmesser von 23 Zentimetern bei einer Körperlänge von bis zu 4 Metern. Wie bei den meisten Wirbeltieren lag auch bei den Fischsauriern ein Ring aus Knochenplatten außen im Augapfel (wissenschaftlich: "Sklerotikalring"), der vermutlich die Stabilisierung der großen Augen gegen den Wasserdruck unterstützte. Forscher haben errechnet, dass die Augen des Ophthalmosaurus vermutlich ähnlich lichtempfindlich waren wie die einer heutigen Katze. Da er aber größere Augen besaß als eine Katze, konnte er wahrscheinlich in noch größerer Tiefe sehen.

All diese Eigenschaften der Ichthyosaurier entwickelten sich in Abhängigkeit voneinander, wobei nicht bestimmt werden kann, welches die Ursachen und welches die Wirkung derselben waren. Jedoch ermöglichte es diese Entwicklung den Fischechsen, sich im Jura zu den Herrschern der Meere aufzuschwingen und diese 155 Millionen Jahre lang zu verunsichern.

Die Gründe für ihren Untergang in der Mittelkreide sind jedoch noch relativ unklar. Möglicher Weise geht das Aussterben auf das Auftreten der Haie zurück, welche die Ichthyosaurier als Nahrungskonkurrenten verdrängten.

Ursprünglich teilte sich die Ordnung der Ichthyopterygia in fünf Familien (vgl. Alte Klassifizierung der Ichthyosaurier). Inzwischen ist diese Klassifizierung jedoch überholt. Die neue Klassifizierung ist komplizierter: