Resti fossili di stegosauridi sono stati rinvenuti in Nord America, Europa, Africa e Asia. Ornitischi quadrupedi ed erbivori, a seconda dell’armatura dorsale che li contraddistingue vengono suddivisi in più generi: i più noti generi che sul dorso hanno piastre sono Craterosaurus, Huayangosaurus, Stegosaurus e Wuerhosaurus mentre quelli più noti che hanno spine sono Chialingosaurus, Dacentrurus, Dravidosaurus, Kentrosaurus, Lexovisaurus, Paranthodon, e Tuojiangosaurus.
Quadrupedi lenti e goffi, erano generalmente di grosse dimensioni: lunghi mediamente 6 metri, potevano arrivare a un peso che, negli esemplari più grandi, raggiungeva le 2 tonnellate circa. Affermatisi sulle terre emerse del Giurassico, gli stegosauridi prosperarono fino alla Grande Estinzione del Cretacico per circa 130 milioni di anni.
Alle prime ossa di stegosauridi descritte da Owen nel 1875 e assegnate alla specie Omosaurus armatus oggi compresa nel genere Dacentrurus, seguirono rapidamente numerosi ritrovamenti: poco dopo Marsh descrisse i resti di uno Stegosaurus (letteralmente "sauro coperto") armatus, rinvenuti nella Morrison Formation mentre nel 1886 veniva alla luce a Garden Park, nel Colorado, lo scheletro completo oggi montato nella Smithsonian Institution di Washington così come era quando fu ritrovato.
Questo Stegosaurus stenops fu studiato da Marsh e costituì uno dei più famosi rompicapo della paleontologia. La caratteristica peculiare di questa famiglia di dinosauri, infatti, è costituita da un’armatura di piastre di difficile collocazione anatomica e di ancor più difficile interpretazione funzionale: manca qualsiasi indicazione di un rapporto diretto fra queste strutture e le vertebre, per cui si suppone che le piastre ossee fossero sì associate alla colonna vertebrale (a partire dalla nuca fino alla punta della coda) ma conficcate liberamente nella pelle. Quale dovesse essere la loro disposizione (verticali, orizzontali, in doppia o semplice fila) fu a lungo argomento di discussione. La polemica poteva trovare una soluzione solo nel momento in cui si fosse trovata una convincente interpretazione fisiologica. Una prima ipotesi ritenne che queste particolari strutture avessero una funzione difensiva, ma non sembrò verosimile: questo tipo di armatura, infatti, avrebbe avuto poco successo, lasciando scoperti e indifesi i fianchi. Una seconda ipotesi fu elaborata dopo l’esame istologico delle piastre: percorse superficialmente da una rete di canali, esse erano traforate da una serie di cavità interne. Si pensò dunque che la rete di canali ossei ne alloggiasse una di capillari, e che le cavità interne, piene di sangue, contribuissero a disperdere calore: le piastre degli stegosauridi avrebbero potuto avere una funzione termoregolatrice come la vela di Dimetrodon, o la cresta dorsale di Spinosaurus.
La loro struttura e la loro disposizione sul dorso fu verificata in un tunnel del vento: le piastre avrebbero le caratteristiche ideali per dissipare calore nel vento, e per assorbirlo al sole, mentre la disposizione più adatta per realizzare queste funzioni è quella a doppia fila alterna lungo la colonna vertebrale, ed è questa, dunque, la ricostruzione proposta attualmente. La testa di dimensioni molto ridotte, stretta e lunga, ha una cavità cranica così ridotta da poter ospitare un cervello non più grande di quello di un gatto, dal peso massimo di 80 grammi.
Questi dinosauri non dovevano certo brillare per le loro funzioni cerebrali, anche se è molto probabile che un’espansione del midollo spinale a livello sacrale integrasse le funzioni centrali coordinando le attività della parte posteriore del corpo.
Oltre al becco caratteristico degli ornitischi, le mascelle, prive di denti nella parte anteriore, hanno posteriormente denti corti e deboli, dalla corona a forma di fogli a crestata: essi erano probabilmente in grado solo di tagliare le foglie, e il cibo veniva successivamente triturato in uno stomaco muscolare, ed elaborato da un lunghissimo apparato digerente. Il corpo è molto ricurvo in corrispondenza del cinto pelvico: ciò è dovuto allo sviluppo delle zampe posteriori, molto più lunghe di quelle anteriori; la testa, dunque, doveva rimaneva sempre bassa. Tutte e quattro le zampe, massicce e solide, poggiano su piedi larghi, dalle dita corte e forti, adatte a sopportare un grosso peso. La parte terminale della larga coda è spesso irta di spine ossee, lunghe e appuntite: una terribile arma difensiva. È probabile che gli stegosauridi la utilizzassero anche come appoggio per sollevarsi sulle zampe posteriori e raggiungere in questo modo vegetali più alti.

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