틸로사우루스는 모사사우루스류 중 몸집이 큰 편에 속하는 해양파충류로, 주로 얕은 해안가에서 서식했다. 틸로사우루스 배 속에서 물고기, 상어, 새끼 모사사우루스, 물새 등의 화석이 발견되어 이들이 다양한 식성을 가지고 있었음을 알 수 있다. 틸로사우루스의 갈비뼈에는 백악기 상어인 스카파토린쿠스의 이빨화석이 박혀있기도 하고, 꼬리 부분에는 또다른 상어인 스쿠알리코락스가 물어뜯은 이빨 자국도 남아있다. 이 흔적으로 볼 때, 틸로사우루스의 시체를 먹었던 스쿠알리코락스의 몸 길이는 약 2.75m로 추정된다.