Thalattosauři (což znamená „oceánští ještěři“) je skupina prehistorických mořských plazů, kteří žili v pozdním triasovém období. Některé druhy thalattosaurů dorůstaly délky přes 4 metry, včetně dlouhého zploštělého ocasu používaného při podmořském pohonu. I když se povrchně podobali ještěrům, přesné vztahy thalattosaurů nejsou známy; jsou široce přijímáni jako diapsidy, ale odborníci je různě umisťují na rodokmen plazů v blízkosti ichtyosaurů, archosaurů nebo Lepidosauromorphů (ještěrky a jejich příbuzní) nebo jako bazální neodiapsidy.
Thalattosauři mají mírné adaptace na mořský životní styl, včetně dlouhých ocasů podobných pádlům a štíhlých těl. Primitivní rysy thalattosaurů zahrnují mnoho zubů pokrývajících patro, jednohlavá žebra a široké korakoidní kosti podobné deskám. Nejneobvyklejšími rysy thalattosaurů jsou jejich čenichy. Členové jedné skupiny, Askeptosauroidea, mají dlouhé, úzké, špičaté lebky. Prodloužená rostra na konci lebky zatlačuje nozdry tak, že jsou umístěny blíže k očním důlkům. Většina z nich má malé zuby, ale jeden askeptosauroid, Endennasaurus, je zcela bezzubý. Členové druhé skupiny, Thalattosauroidea, mají výraznější skloněné čenichy. Clarazia i Thalattosaurus mají oba čenichy, které se zužují do úzké špičky. Většina čenichu je rovná, ale premaxilární na špičce jsou skloněné. Xinpusaurus má také skloněnou premaxilární část, ale konec maxilární části je prudce vzhůru a tvoří zářez v lebce. V Heschelerii, Nectosaurusu a Paralonectes jsou premaxily náhle skloněné na konci čenichu, téměř tvoří pravý úhel se zbytkem čelisti. V těchto formách je konec čenichu zubatý hák oddělený od zbytku čelisti prostorem zvaným diastema.
Thalattosauria (a čeleď Thalattosauridae) byla pojmenována americkým paleontologem Johnem C. Merriamem v roce 1904 pro charakteristickou skupinu mořských plazů, v té době obsahující pouze první známý druh, Thalattosaurus. Merriam se zmínil o čelisti, která byla nalezena z triasového ložiska v Kalifornii a zaznamenal podobnosti mezi ní a ichtyosaurem Mixosaurus, přiřadil materiál k rodu. Další pozůstatky byly odkryty z okresu Shasta v letech 1902 a 1903 Kalifornskou univerzitou. Tyto exempláře byly nalezeny v mořských vápencích vedle kostí ichtyosaurů, rybích šupin a měkkýšů. Holotypový exemplář Thalattosaurus, základ Merriamova popisu thalattosaurů, byl nalezen ve čtyřech polámaných kusech oddělených skalními žílami. Kámen byl odstraněn během přípravy. Při obnově lebky považoval Merriam čenich za rovný, stejně jako u ostatních plazů. Kulaté úlomky kostí poblíž končetin Thalattosaura byly interpretovány jako falangy a celá končetina byla považována za pádlo. Pozdější vzorky se zachovalými končetinami odhalily, že thalattosauři si zachovali funkční číslice.