Im Jahr 1875 beschrieb der Engländer Sir Richard Owen (1804 − 1892) als erster die in England entdeckten Überreste eines Dinosauriers, der − wie er annahm − eine ungewöhnliche Panzerplattenabdeckung besessen hatte und nannte diesen Omosaurus amartus ("bewaffnete Waffen-Echse"). Heute nimmt man an, dass die Überreste zur Gattung Dacentrurus ("sehr spitze Echse") gehörten.

Zwei Jahre später veröffentlichte der Amerikaner Othniel Charles Marsh (1831 − 1899) die Beschreibung eines unvollständigen Fundes aus Amerika und nannte ihn Stegosaurus armatus ("bewaffnete bedeckte Echse"). Wiederum neun Jahre später (1886) wurde in Ohio das vollständige Skelett eines Stegosaurus entdeckt und geborgen, das von Marsh den Namen Stegosaurus stenops ("schmalgesichtige bedeckte Echse") erhielt.

Das größte Rätsel, das dieser Dinosaurier mit sich brachte, war lange Zeit die Frage um die Funktion und die Anordnung der seltsamen Panzerplatten. Da es keine direkte Verbindung zwischen diesen Knochenplatten und der Wirbelsäule gab, musste die Verbindung zwischen ihnen und der Hautschicht zu suchen sein. Da die Platten an der Fundstelle nebeneinanderliegend entdeckt wurden, nahm Marsh an, dass sie sich in einer geschlossenen Reihe vom Kopf bis zum Schwanzende am Rückgrat entlang zogen. Doch andere Paläontologen gaben sofort zu Bedenken, dass auch eine Verlagerung durch das darüber liegende Sedimentgewicht zu berücksichtigen sei.

Ein anderer Streitpunkt war die Ausrichtung der Platten: Standen sie in Längsrichtung oder quer zur Wirbelsäule? Solange die Funktion der Platten noch nicht geklärt war, musste die Frage der Anordnung offen bleiben. Einige Forscher tippten auf Abschreckfunktion, da jedoch bei jeder möglichen Anordnung der Platten die empfindlichen Stellen des Stegosaurus ungeschützt frei lagen, wurde diese Theorie bald wieder verworfen.

Erst 1977 fand man auf die Frage nach der Funktion eine einleuchtende Erklärung: Dr. James Farlow von der Universität von Indiana in Fort Wayne untersuchte die Plattenseiten, ihre Basen und die Querschnitte einzelner Platten und konnte zweifelsfrei aufzeigen, dass diese Gebilde keineswegs massive Panzer waren, sondern leichte Wabenstrukturen aufwiesen. Sie schienen so konstruiert, dass große Mengen Blut durch sie hindurch und an die Oberfläche der Platten unter die Haut strömen konnten. Farlow vermutete, dass dadurch die Platten je nach Bedarf Sonnenwärme aufnehmen oder überschüssige Körpertemperatur an die Atmosphäre abgeben konnten. (Diese Erkenntnis hilft jedoch nicht bei der Entscheidung, ob die Dinosaurier warmblütig wie Vögel und Säugetiere waren oder wechselwarm wie Echsen. Im ersten Fall hätten sie dem Schutz vor Überhitzung dienen können, im zweiten Fall wären sie zum Wärmetanken eingesetzt worden.)

Inzwischen gehen die Forscher davon aus, dass die Knochenplatten in zwei versetzten Reihen und leicht geineigt in Längsrichtung zur Wirbelsäule angeordnet waren.

Nach erneuter Analysen der inneren Knochenstruktur der Panzerplatten verschiedener Stegosaurierarten im Jahr 2005 kam ein Wissenschaftlerteam um den amerikanischen Paläontologen Kevin Padian zu dem Ergebnis, dass die Rückenplatten eigentlich gar keine Funktion besaßen. Da die Kanäle, in denen Blutbahnen vermutet wurden, oftmals in Sackgassen endeten, verwarfen die Forscher die Theorie, dass die Rückenplatten dem Ausgleich des Wärmehaushalts dienen konnten. Außerdem stellte das Team fest, dass es keine großen Unterschiede zwischen den Panzerplatten beim Weibchen und beim Männchen gab. Von daher konnten sie auch nicht zur Partnerwerbung eingesetzt werden. Das Team um Padian vermutete daher, dass die Rückenplatten lediglich dazu dienten, Tiere der eigenen Art schneller zu erkennen. (vgl. Nachricht vom Mai 2005)

Die Stegosaurierarten werden zu einer eigenen Gruppe unter den Ornithischiern zusammengefasst und wurden auf fast allen Erdteilen gefunden. Sie zeichneten sich durch die bereits erwähnte Doppelreihe großer Knochenplatten auf dem Rücken aus und durch ein mit Dornen besetztes Schwanzende. Einige Arten besaßen nur zwei Dornenpaare am Ende des Schwanzes, bei anderen Arten endeten die Knochenplatten in der Hüftgegend und wurde dann von Dornenpaaren bis zum Schwanzende fortgesetzt.

Weiterhin bezeichnend sind ein massiger Körper auf langen Hinter- und kurzen Vorderbeinen und der im Verhältnis zum Körper äußerst kleine Kopf, der ein Gehirn von der Größe eines Katzenhirns beherbergte.

In den Wirbeln der Beckengegend oberhalb der Hinterbeine wurde eine merkwürdige Höhlung festgestellt. Über die Bedeutung dieser Höhlung sind sich die Wissenschaftler allerdings nicht ganz einig:

Die eine Gruppe vermutet, sie beherbergte eine Art zweites Gehirn, das für die Koordination des Hinterteils des Dinosauriers verantwortlich gewesen ist. Eine zweite Gruppe sieht dort lediglich eine Ansammlung von Nervengewebe, in dem die Beinnerven zusammentrafen. Eine dritte Gruppe vermutet dagegen, dass an dieser Stelle eine Drüse gelegen hat, die in Gefahrenmomenten für die Ausschüttung von Glykogen verantwortlich war, das den Hintergliedmaßen zusätzliche Energie lieferte.

Da der Gehirnumfang aber deutlich geringer war als eine mögliche Nervenansammlung in dieser Höhlung, sah sich Marsh in seinem Urteil bestätigt, dass Dinosaurier plumpe und dumme Tiere gewesen seien. Ein Urteil, das das Bild des Dinosauriers allgemein für lange Zeit entscheidend prägte. (Selbst heute noch wird der Begriff "Dinosaurier" oft synonym für Unflexibilität und Schwerfälligkeit verwendet.)

Wie alle Ornithischier waren auch die Stegosaurier Pflanzenfresser und trugen einen kleinen Hornschnabel am Unterkiefer. Während der vordere Teil des Kiefers zahnlos war, standen im hinteren Teil kurze, schwache und abgeflachte Zähne.

Wahrscheinlich liefen die Stegosaurier auf vier Beinen und ernährten sich in erster Linie von am Boden wachsenden Pflanzen wie Farnen und Cycadeen.

Die unterschiedlichen Stegosaurierarten, die über die Erde verteilt gefunden wurden und die sich bei aller Gemeinsamkeit sowohl in der Länge als auch in verschiedenen Einzelheiten unterscheiden, werden als Indiz dafür genommen, dass im Jura die Landmassen zwar noch weitgehend miteinander verbunden waren, der Superkontinent Pangäa jedoch nicht mehr existierte. Somit entwickelten sich die einzelnen Arten unabhängig voneinander und bildeten verschiedene Charakteristika aus.

Lange Zeit wurde auch der Dravidosaurus, von dem nur sehr wenige Überreste gefunden worden waren, zu den Stegosauriern gezählt. Inzwischen nimmt man aber an, dass es sich bei diesem Tier um einen Plesiosaurus (eine Meeresechse) handelt.

Die Klassifikation der Stegosauria sieht folgendermaßen aus: