Thylacosmilus est un genre éteint de sparassodontes carnivores. On le trouve sous forme de fossiles dans des dépôts datant d'environ 10 millions à 3 millions d'années (fin du Miocène à la fin du Pliocène) en Argentine, Amérique du Sud.
Thylacosmilus avait des dents de sabre et était à peu près aussi grand qu'un jaguar moderne. À un degré remarquable, Thylacosmilus a suivi l'évolution des chats félins à dents de sabre comme Smilodon. Ses canines étaient longues et puissamment développées ; elles étaient utilisées pour poignarder des proies. Sa méthode d'abattage consistait à tenir sa proie et à mordre profondément dans les tissus mous, sous l'action de puissants muscles du cou. Les canines étaient protégées par une collerette bien développée, ou bord saillant, dans la région du menton de la mâchoire inférieure. Les canines continuaient à se développer pendant la vie adulte, ce qui n'est pas le cas chez les marsupiaux ou les mammifères placentaires.
Le thylacosmilus s'est éteint à la fin du Pliocène, tandis que les chats à dents de sabre ne sont arrivés en Amérique du Sud qu'à l'époque du Pléistocène moyen. En conséquence, la dernière apparition de Thylacosmilus est séparée de la première apparition de Smilodon par plus d'un million et demi d'années.