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El Thylacosmilus fue un mam�fero carn�voro, pero a diferencia del tigre dientes de sable, el Thylacosmilus era un metatherio no un mam�fero placentario, lo que hace que un ancestro com�n entre ambos se remonte a la �poca de los dinosaurios. Se considera que el orden Sparassodonta al cual pertenece tanto el Thylacosmilus como el Borhyaena son parte de la subclase methateria aunque emparentados m�s cercanamente con los marsupiales.

El Thylacosmilus, el Borhyaena y otros carn�voros methaterios que existieron en Sudam�rica durante el Mioceno hasta el Pleistoceno temprano, configuran un caso de Evoluci�n Convergente en donde organismos alejados gen�ticamente, cronol�gica o geogr�ficamente desarrollan caracter�sticas similares para ocupar un nicho ecol�gico. Es el caso de los pterod�ctilos, reptiles voladores de la �poca de los dinosaurios, las aves voladoras y los murci�lagos; todos desarrollaron la capacidad de volar, pero lo lograron independientemente sin estar emparentados entre s�.

En el caso del Thylacosmilus de Sudam�rica, este llen� el nicho que en Am�rica del Norte ocupar�a la familia Machairodontinae que incluy� tigres y gatos dientes de sable. En Sudam�rica convertida en isla durante el Cenozoico, el Thylacosmilus probablemente se aliment� de otros mam�feros marsupiales y de mam�feros placentarios como los perezosos y los extintos Macrauchenia y Toxodontes. Pero m�s tarde, buena parte de la diversa fauna sudamericana, incluyendo al Thylacosmilus, lleg� a su fin cuando Las am�ricas se unieron geol�gicamente en el istmo de Panam�, provocando el Gran Intercambio Americano evento en el cual mucha especies se extinguieron y otras se extendieron hacia Norteam�rica y viceversa.