Первые ихтиозавры появились в триасе. Они становятся доминирующими обитателями мировых океанов в течение ста пятидесяти пяти миллионов лет, в интервале от 245 миллионов до 90 миллионов лет назад.
По вопросу определения их предков, современные ученые так и не смогли с уверенностью придти к единому мнению. Среди ранних особей можно выделить mixosaurus триаса, который не превышал одного-полутора метров в длину или гораздо более массивного цимбоспондила, который мог достигать десяти метров. Все эти рептилии, как и многие другие, исчезли в конце мелового периода, 65 миллионов лет назад.
Находки некоторых окаменелостей ясно показывают на внешней поверхности тела животных отпечатки, свидетельствующие о том, что ихтиозавр имел мясистые выросты на спине в виде плавника и на конце хвоста в виде полумесяца. Похожие следы были также найдены на различных останках, отражая тот факт, что многие ихтиозавры обладали подобной плавниковой структурой. Некоторые особи могли достигать длины до двадцати четырех метров, но в большинстве своем эти животные имели длину от двух до четырех метров. Их добычей могли быть небольшой рыбы или моллюски мягкотелых и головоногих, которые захватывались длинными узкими челюстями ихтиозавра в промежутки между длинными коническими зубами.
Судя по костям черепа, слух у ихтиозавров, которых еще называют рыбо-ящеры, был достаточно хорошо развит и, вероятно, внутреннее ухо могло чутко реагировать на колебания воды. Тем не менее, основным способом, благодаря которому ихтиозавр получал основную информацию из окружающего мира, было зрение. Хищник имел огромные, круглые и очень чувствительные глаза, защищенные костями, которые формировались в структуру, называемую склеротическое кольцо. Особенно большие и развитые глаза были у такой разновидности ихтиозавров, как офтальмозавр.
Ихтиозавры оказались первыми среди морских рептилий мезозоя, окаменелости которых были обнаружены человеком. Самой первой находкой был прекрасно сохранившийся скелет, найденный Мэри Аннинг в скалах Лайм-Реджис в одна тысяча восемьсот десятом году. Большинство ученых поначалу считали, что эти останки принадлежали крокодилу, потому что в первую очередь был найден только череп. И лишь позже, когда был обнаружен весь скелет, животное изучили самым подробным образом, и присвоили ему название - ихтиозавр ("ящерица - рыба"), не без некоторых палеонтологических споров.