틸로사우루스(Tylosaurus)는 중생대 백악기 후기 북미 대륙의 서부 내해를 비롯한 전 세계의 바다에 서식했던 거대한 해양 파충류다. 분류학적으로는 뱀목 모사사우루스과에 속하며, 오늘날의 모니터도마뱀이나 뱀과 계통학적으로 밀접한 관련이 있다. '틸로사우루스'라는 이름은 '노브(knob) 도마뱀'이라는 뜻을 담고 있는데, 이는 이들의 특징적인 코 끝 구조에서 유래한 명칭이다.

신체적인 특징 중 가장 눈에 띄는 부분은 길고 딱딱하게 돌출된 원통형의 주둥이다. 이 주둥이 끝부분에는 이빨이 없으며, 학자들은 이를 이용해 먹잇감을 강하게 들이받아 기절시키거나 경쟁자와의 싸움에서 타격 도구로 사용했을 것으로 추정한다. 몸길이는 종에 따라 차이가 있으나, 가장 큰 종인 틸로사우루스 프로리게르(T. proriger)의 경우 최대 12~14미터에 달할 정도로 거대한 크기를 자랑했다.

틸로사우루스는 당대 해양 생태계에서 최상위 포식자의 위치를 차지했다. 강력한 턱과 날카로운 이빨을 가졌으며, 입천장에도 이빨이 있어 먹잇감이 빠져나가지 못하도록 고정하는 역할을 했다. 화석화된 위 내용물을 통해 물고기, 상어, 다른 모사사우루스류, 장경룡, 그리고 바다 위를 날던 수조류인 헤스페로르니스에 이르기까지 매우 광범위한 동물을 사냥했음이 확인되었다.

유영 방식은 길고 튼튼한 꼬리를 좌우로 흔들어 추진력을 얻는 형태였다. 네 개의 다리는 지느러미 형태로 진화하여 방향을 조절하는 데 사용되었다. 최근 연구에 따르면 이들은 단순히 피부로만 덮인 것이 아니라 작은 비늘로 뒤덮여 있었으며, 어두운 배색의 보호색을 갖추었을 가능성이 크다. 이는 매복 사냥과 효율적인 체온 조절에 유리한 조건이었을 것으로 분석된다.

주요 화석은 미국의 캔자스주와 같은 중서부 지역에서 많이 발견되는데, 이는 과거 이 지역이 얕고 따뜻한 바다였기 때문이다. 19세기 후반 미국의 유명한 고생물학자인 에드워드 드링커 코프와 오스니얼 찰스 마시에 의해 본격적으로 연구되기 시작했다. 틸로사우루스는 백악기 말 대멸종 사건이 일어나기 전까지 바다의 지배자로 군림하며 해양 파충류 진화의 정점을 보여준 생물로 평가받는다.