De Trematosauroidea zijn een belangrijke groep van uitgestorven temnospondyle Batrachamorpha (basale 'amfibieën') uit het Trias. Ze floreerden kort tijdens het Vroeg-Trias en kwamen wereldwijd voor voordat ze afnamen aan het begin van het Midden-Trias, hoewel de groep doorging tot het Laat-Trias. Het waren middelgrote temnospondylen met wigvormige staarten, smalle schedels en, in geavanceerde vormen, langwerpige snuiten. Het laatste kenmerk was waarschijnlijk een aanpassing voor het zich voeden met vissen. De grootste en meest gespecialiseerde familie Trematosauridae zijn de enige batrachomorfen die zich hebben aangepast aan het leven in zee, met uitzondering van de moderne kikker Fejervarya cancrivora.

Een temnospondyl darmbeen werd in 2004 beschreven van de Toutunhe-formatie in het Junggarbekken uit het Callovien van China. Hoewel het losse bot onmogelijk op soortniveau kon worden geïdentificeerd, werd het verwezen naar Trematosauroidea. De aanwezigheid van dit bot in de Toutunhe-formatie breidt het bereik van trematosauroïden uit tot in het Midden-Jura, waardoor het een van de slechts drie groepen temnospondylen is die de Trias-Jura-uitsterven hebben overleefd (de andere twee zijn de Brachyopoidea en mogelijk de Capitosauria).

D.M.S. Watson benoemde in 1919 de Trematosauridae en werd daarmee ook formeel naamgever van de Trematosauroidea.

In 2000 definieerden Adam Yates en Anne Warren-Howie een klade Trematosauroidea als de groep bestaande uit de laatste gemeenschappelijke voorouder van Thoosuchus en Trematosaurus; en al zijn afstammelingen. 

De groep toont volgens Yates en Warren verschillende gedeelde nieuwe kenmerken, synapomorfieën. Sommige daarvan zijn ondubbelzinnig en komen dus (althans binnen de gebruikte analyse) bij alle leden voor maar niet bij andere taxa. In de hersenpan loopt de vlakke onderplaat van het parasfenoïde zo ver naar achter dat in onderaanzicht de condylen van de voetstukken van de exoccipitalia bedekt worden. Het voorste dolkvormig uitsteeksel van het parasfenoïde is zo sterk overdwars afgeplat dat de zijwanden naar beneden uitlopen in een kiel op de middenlijn. Het verhemelte toont gepaarde voorste uithollingen.

Er zijn dubbelzinnige synapomorfieën die ook bij andere taxa voorkomen, zij het niet direct verwante. De hoorn van het tabulare, een achterste bot van het schedeldak, draagt aan het uiteinde van de onderzijde een kam. Er bevindt zich een parapterygoïde kam op de bovenzijde van de parasfenoïde plaat.

Fylogenie 

Uitgestorven amfibieën