Ein sonderbares Reptil bewohnte im Perm große Salzseen der Südhalbkugel. Soweit bekannt, waren die Mesosaurier der früheste Vorstoß ins Wasser, nachdem die echten, amniotischen Landwirbeltiere den Landgang vollendet hatten. Das heißt nicht, dass andere frühe Reptilien und Pelycosaurier keine guten Schwimmer gewesen wären. Sichtbare Anpassungen für eine Rückkehr ins Wasser traten vor der Trias jedoch selten auf. Mesosaurus hatte verdickte Rippen als Tauchgewicht. Die Arme waren zurückgebildet, weil das Laufen kaum eine Rolle spielte. Die Hinterfüße waren breite Paddel. Ansonsten glich das Tier fast einer Seeschlange (mit etwas Otter, Sägefisch und Schnabeltier). Die eigentümlichen Zähne bildeten einen Käfig, um Massen kleiner Salinenkrebse zu fangen. Angesichts solcher Spezialisierungen ist die Verwandtschaft schwer zu bestimmen; Mesosaurus gilt gewöhnlich als früher Zweig der Parareptilien. Dass die Funde aus Brasilien und Südafrika verwirrend ähnlich sind, hatte bereits Alfred Wegener als Beleg der Kontinentaldrift erkannt: Mesosaurier waren keine ozeanischen Tiere, starben aber lange vor der Öffnung des Südatlantiks aus.