Los basilosaurios son un género extinto de cetáceos arqueocetos; se trata del primer cetáceo grande en aparecer en el registro fósil y es una pieza clave en el estudio de su evolución. Aparecieron en el Eoceno tardío, hace aproximadamente cuarenta y cinco millones de años. Tenían una gran difusión a nivel geográfico, como lo demuestra el hecho de que se hayan encontrado fósiles en lugares tan variados como Alabama, Luisiana, Egipto y Pakistán, y habitaban en las aguas costeras poco profundas de los océanos del Eoceno. Dos de sus rasgos más interesantes son el alto grado de elongación de su cuerpo en comparación con el de las ballenas actuales y las dos patas posteriores vestigiales que poseían. Se extinguieron hace aproximadamente treinta y seis millones de años, poco antes del inicio del Oligoceno, debido a un gran episodio de cambio climático conocido como Grande Coupure.
El basilosaurio no es una especie de transición, pero posee una combinación de características físicas típicas de sus antepasados terrestres y de elementos característicos de las ballenas modernas. Por ejemplo, a diferencia de las ballenas actuales, el basilosaurio tenía una mandíbula bien desarrollada con cuarenta y cuatro dientes afilados.
El basilosaurio vivió en los mares tropicales y subtropicales del Eoceno tardío. Su difusión geográfica estaba centrada en el Océano de Tetis, un océano primitivo que se formó hace 250 millones de años a finales del período Pérmico y que en tiempos del Eoceno todavía separaba África y el subcontinente indio de Eurasia.
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