La longitud total de Thalattoarchon se estima en al menos unos 8,6 metros.

De esta manera, la existencia de Thalattoarchon sugiere que los ecosistemas marinos se recuperaron más rápido que los terrestres tras dicha extinción.

[2]​ El único esqueleto conocido de Thalattoarchon está incompleto, pero se puede inferir basándose en otros ictiosaurios primitivos que tenía un cuerpo alargado y una aleta caudal apenas desarrollada.

Thalattoarchon ha sido diagnosticado por una característica que es única entre los ictiosaurios: grandes dientes delgados que poseen dos bordes cortantes y poseen coronas dentales lisas.

(2013, en prensa): Parvinatator Utatsusaurus Grippia Chaohusaurus Mixosaurus cornalianus Phalarodon atavus Phalarodon fraasi "Cymbospondylus" buchseri Cymbospondylus piscosus Californosaurus Toretocnemus Besanosaurus Thalattoarchon saurophagis Shonisaurus popularis Shastasaurus sikanniensis Shastasaurus pacificus Shastasaurus liangae Guizhouichthyosaurus Callawayia Hudsonelpidia Suevoleviathan Temnodontosaurus Leptonectes Excalibosaurus Eurhinosaurus Macgowania Stenopterygius Ichthyosaurus Brachypterygius Ophthalmosaurus Platypterygius Caypullisaurus