По одной из классификаций, двинозавры принадлежат к группе лимнархий, отряду Dvinosauria. Согласно некоторым классификациям, двинозавры промежуточны между настоящими тримерорахидами и более поздними брахиопоидами (в настоящее время это положение оспаривается).
Череп короткий, полукруглый, уплощенный, длиной до 20 см. Ноздри широко расставлены, хорошо развиты желобки боковой линии. Сохраняются окостеневшие жаберные дуги (по мнению А. П. Быстрова в отличие от современных земноводных, вероятно, имели 4 пары наружных жабр). В последнее время предполагается, что жабры были внутренними. Скелет слабый, плохо окостеневший. Водные животные, вероятно, неотенические (подобно аксолотлям). Питались, вероятно, мелкой рыбой и беспозвоночными. 4 вида, типовой вид — Dvinosaurus primus, описанный В. П. Амалицким и позднее подробно изучавшийся А. П. Быстровым и П. П. Сушкиным. Руководящие ископаемые поздней перми (татарский ярус) Восточной Европы. Входят в состав северодвинской фауны.
Valentin P. Tverdokhlebov, Galina I. Tverdokhlebova, Alla V. Minikh, Mikhail V. Surkov, and Michael J. Benton, (2005) Upper Permian vertebrates and their sedimentological context in the South Urals, Russia, Earth-Science Reviews 69 27-77 55.
Голубев В. К. Стратотипы и опорные разрезы верхней перми Поволжья и Прикамья. Казань: Экоцентр. 1996. С. 381—389
