Le basilosaurus était un cétacé archaïque et carnivore de 18 à 25 m de longueur pour un poids estimé de 60 tonnes à l'âge adulte. Il considéré comme un ancêtre des baleines modernes. Il a vécu entre - 45 et -36 millions d'années, vers la fin de l'Éocène, et possédait encore deux petites nageoires postérieures, héritées d'un ancêtre terrestre ; qui devaient désormais participer principalement à l'accouplement.
Le basilosaurus mâle mesurait en moyenne 21 mètres de longueur ; la femelle mesurait quant à elle, environ 18 mètres. Basilosaurus avait un crâne d' un à deux mètres de long, ce qui est petit comparé à la taille de l'animal.
Les vertèbres du dos et de la queue de Basilosaurus sont allongées et non pas courtes comme chez la plupart des cétacés. Basilosaurus devait donc être plus souple que nos cétacés actuels.
Les mâchoires étaient garnies de dents antérieures incurvées et de dents postérieures triangulaires crénelées.
Les liens de parenté précis des Basilosauridae avec les baleines actuelles sont encore incertains. Les baleines à dents primitives comme les Eurhinodelphidae étaient peut-être plus proches des dauphins et des marsouins. En effet, elles avaient des dents coniques et un museau allongé.
A cette époque, des désastres naturels couvent. Dans l'Antarctique, pour la première fois en des centaines de millions d'années, la mer gèle aux pôles. Des courants océaniques froids remontent vers le nord.
Le moindre déséquilibre dans la population de poissons est une menace directe pour une baleine qui a besoin d'une grande quantité de nourriture par jour. Elle est au sommet de la chaîne alimentaire.
Mode de vie Le basilosaurus était un carnivore chassant les cétacés ou les poissons d'une taille jugée suffisante pour son repas, soit l'équivalent d'un dauphin. La femelle basilosaurus était en gestation sur une période estimée à 6 mois, et ne donnait naissance qu'à un seul petit à la fois. Il est possible qu'elle ait pu, en cas de sous-alimentation, provoquer un avortement pour accroître ses propres chances de survie. Le petit était probablement éduqué à la chasse par sa mère, comportement commun à tous les cétacés.
Leur faible taux de rejet d'excréments a longtemps passioné les paléontologues du monde entier.
Fossiles Les fossiles du basilosaurus ont été découverts pour la première fois en Alabama et dans le Mississippi (Basilosaurus cetoides) aux États-Unis au cours du XIXe siècle. Le paléontologue Richard Harlan qui posséda les premiers ossements de basilosaurus a d'abord cru qu'il s'agissait d'un squelette de serpent de mer, c'est pourquoi il l'a classé parmi les reptiles, son nom se terminant par "saurus", signifiant reptile. D'autres genres ont été déterrés au Sahara oriental notamment en Égypte (Basilosaurus drazindai) et au Pakistan (Basilosaurus isis). Cette erreur fut décelée quelques années plus tard, mais son nom ne fut pas changé. Richard Owen, lui, après avoir longuement étudié les fossiles, reconnut un mammifère, qu'il baptisa "Zeuglodon".