De buideldier leeuw, Thylacoleo, is een uitgestorven vleesetend buideldier dat in Australië leefde van 1.600.000 tot 46.000 jaar geleden. Het was de grootste buideldier die in Australië heeft geleefd. Fossiele resten op de droge Nullarbor-vlakte laten zien dat de mens en de klimaatverandering waarschijnlijk het uitsterven van de Australische megafauna ongeveer 45.000 jaar geleden hebben veroorzaakt.
Het dier was robuust met krachtig gebouwde kaken en zeer sterke voorpoten. Het had intrekbare klauwen, uniek onder de buideldieren. Hierdoor konden de klauwen scherp blijven door ze te beschermen tegen slijtage tijdens het lopen. De klauwen waren goed geschikt voor het vasthouden van prooi en voor het klimmen in bomen. De eerste cijfers ("duimen") op elke hand waren half-oplosbaar en droegen een vergrote klauw. Paleontologen geloven dat dit gebruikt zou zijn om met zijn prooi te worstelen, en gaf een zekere houvast op boomstammen en takken. De achterpoten hadden vier functionele tenen, waarbij het eerste cijfer veel kleiner was, maar een geruwd kussen had, vergelijkbaar met dat van buidelratten. Het kan geassisteerd hebben bij het klimmen. Het is onduidelijk of de buideldierleeuw syndactisch (gesmolten tweede en derde tenen) had zoals andere diprotodonts.
Het had sterke klauwen en zeer krachtige kaken. Biologen schatten dat het de krachtigste beet had van alle zoogdieren, levend of uitgestorven. Het was in staat om op dieren te jagen zoals de reuzenkangoeroe en de reuzenwombat, maar zijn grote kaak zou het moeilijk hebben gemaakt om op kleine dieren te jagen en ze te doden. De buideldierleeuw kon tot 130 kg (287 lb) wegen. Hij was ongeveer 1,5 m lang en was ongeveer 75 cm hoog.
