Um pequeno grupo de répteis nadadores de focinho longo do Permiano do Brasil, Uruguai, África do Sul e Namíbia - os mesossauros - representam o grupo amniótico mais antigo que se sabe ter ganhado vida no reino marinho. Não os confunda com mosassauros , um grupo de grandes lagartos gigantescos do Cretáceo, geralmente considerados parentes próximos de monitores e monstros de gila.
 
Os mesossauros eram pequenos, com comprimentos totais de 30 a 100 cm. A presença desses pequenos répteis de natação em ambos os lados do Atlântico foi notoriamente usada para ajudar a sustentar a existência da deriva continental, já que sua distribuição parecia mostrar que a África e a América do Sul haviam estado em contato (Du Toit 1927).
Uma cauda longa e profunda, pés alongados (evidências de teias são preservadas em alguns espécimes (Rossmann & Maisch 1999)), costelas espessas, geralmente de ossos densos, numerosos dentes finos, semelhantes a agulhas, fixados dentro de mandíbulas alongadas e narinas retraídas indicam que os mesossauros eram predadores aquáticos de pequenos crustáceos semelhantes a krill ou presas similares. Eles provavelmente usaram o pescoço longo e flexível para varrer suas mandíbulas de um lado para o outro (Modesto 2006).
 
Tem sido implicado em algumas ocasiões que os mesossauros podem ter sido alimentadores de suspensão, mas na verdade o espaçamento dos dentes visto nestes répteis não suporta esta interpretação. Sobre esse assunto, Collin & Janis (1997) escreveram que “a interpretação dos mesossauros como alimentadores de suspensão depende de uma interpretação errônea dos dentes mandibulares como pequenos dentes marginais superiores, e um exame mais detalhado da morfologia funcional do mesossauro sugere que eles provavelmente capturaram presas individuais seletivamente, em vez de processar grandes volumes de água não seletivamente em relação a alimentadores de suspensão verdadeiros (S. Modesto, comunicação pessoal) ”(p. 453).
 
Signore et al . (2002) relataram novos detalhes sobre a morfologia do crânio e o possível estilo de vida do mesosseno Stereosternum . Eles notaram que a forma do focinho neste táxon lembrava os existentes crocodylians Gavialis e Tomistoma e, portanto, propuseram que, como esses crocodylianos, o Stereosternum era piscívoro. Eles também notaram que um Stereosternum juvenil tinha um focinho mais curto e membros menos adequados para a propulsão aquática do que os adultos e, portanto, sugeriu que os juvenis podem ter sido menos aquáticos que os adultos.
Nas últimas décadas, apenas três táxons de mesossauro foram convencionalmente reconhecidos: Mesosaurus tenuidens Gervais, 1865, Stereosternum tumidum Cope, 1885 e Brazilosaurus sanpauloensis Shikama & Ozaki, 1966. No entanto, vários outros foram nomeados ao longo dos anos. M. pleurogaster Seeley, 1892 tem sido geralmente considerado sinônimo de M. tenuidens, mas ainda requer avaliação (Modesto, 1996). Noteosaurus africanus Broom, 1913 - nomeado para um membro articulado, pelve e cauda parcial da Formação Dwyka da África do Sul - foi argumentado por Modesto (1996) para ser indistinguível de Mesosaurus ou Stereosternum e, portanto, um nomen dubium enquanto Ditrochosaurus capensis Gürich, 1889 da Namíbia - às vezes referido como Mesosaurus capensis - foi considerado por Rossmann & Maisch (1999) como outro sinônimo júnior de M. tenuidens . Parece que Stereosternum e Mesosaurus são taxa-irmãos.
 
Os mesossauros costumam ser considerados como anapsídeo - isto é, como ausência de aberturas ósseas na região pós-orbital ou temporal do crânio. No entanto, uma menor fenestra temporal está presente no Mesossauro, pelo menos onde é delimitada pelos ossos jugal, quadratojugal e esquamosal (Piñeiro et al . 2012a). Como isso é semelhante à condição presente em sinapsídeos, pode mostrar que a fenestração temporal inferior é primitiva para o Amniota (a visão mais popular é que a condição anapsídea é primitiva para o Amniota). Também é possível, no entanto, que a fenestração aparecesse e desaparecesse várias vezes de forma independente dentro desta seção do cladograma. O brasilossauro parece não ter fenestração temporal (Rossmann 2002).