Die Thylacosmilidae waren eine Familie räuberischer Beuteltiere von der Größe eines heutigen Jaguars (Panthera onca). Sie gehörten zu einer einzigartigen Gruppe von Fleischfressern, den Borhyaeniden, die in den Weiten der südamerikanischen Pampa lebten. Sie entwickelten sich im Miozän und beherrschten die südamerikanischen Wälder über einen Zeitraum von rund 30 Millionen Jahren. Die Vorfahren dieser Tiere sind noch unbekannt und sie sind ohne Nachfolger ausgestorben.
Thylacosmilus war das erfolgreichste Mitglied dieser Familie. Er war im plio-pleistozänen Südamerika der ultimative Fleischfresser seiner Tage, verlor aber, als sich der nord- und südamerikanische Kontinent über eine Landbrücke verbanden, das Rennen gegen die hochentwickelten, schnelleren Katzen (Felidae).
Zwei Arten werden beschrieben: Thylacosmilus atrox und Thylacosmilus lentis. T. atrox sah ähnlich wie eine Säbelzahnkatze aus, war aber eher mit den Kängurus verwandt. Soweit man heute weiß, war Thylacosmilus das einzigste Beuteltier, das wie die Säbelzahnkatzen (Machairodontinae) diese dolchartigen Eckzähne entwickelte. Wie Smilodon, eine echte Säbelzahnkatze, hatte sich Thylacosmilus auf die Jagd auf Großwild spezialisiert.
Thylacosmilus hatte keine Schneidezähne, dafür aber sehr lange obere Eckzähne, die fortwährend wuchsen und unterhalb der Mundlinie hervorragten. Starke Nacken- und Kiefermuskeln erlaubten es dem Tier, seine Säbelzähne mit enormer Tötungskraft abwärts in die Beute zu schlagen. Sie waren ungefähr 15 cm lang (etwa so lang wie die von Smilodon) und könnten auch dazu verwendet worden sein, um die weiche Kehle der Beutetiere zu durchbohren. Die Kiefer konnten sehr weit auseinander geklappt werden, so dass die langen Zähne ohne Behinderung zum Einsatz kommen konnten. Die Säbelzähne wuchsen während des ganzen Lebens, genau wie die Schneidezähne moderner Nagetiere. Anders als Smilodon, hatte Thylacosmilus keinen scheideähnlichen Zahnschutz am Unterkiefer, obwohl der Schädel einen tiefen Flansch am Unterkiefer aufwies, der eine schützende Hülle bildete, wenn die Säbelzähne nicht in Gebrauch waren.
Anders als moderne Katzen (Felidae), die eher schlank und langbeinig sind, scheint Thylacosmilus kurzbeinig und von schwerem Körperbau gewesen zu sein. Mit ungefähr 1,20 m Schulterhöhe wog das Tier rund 100 kg. Es konnte seine Krallen nicht einziehen und machte vermutlich Jagd auf große, sich langsam fortbewegende Säugetiere. Als sich die beiden amerikanischen Kontinente verbanden, konnte das hochgradig spezialisierte Thylacosmilus mit den einwandernden großen Katzen nicht konkurrieren. Südamerika war ebenfalls die Heimat von mindestens drei Arten von Katzen, deren Körpergewicht bei rund 300 kg lagen - das ist mehr als doppelt soviel wie das Gewicht eines heutigen modernen Löwen (Panthera leo).
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