Thalassoleon habitaba en el océano Pacífico norte entre finales del Mioceno y principios del Plioceno.
Los fósiles de T. mexicanus se han encontrado en Baja California, México y al sur del estado de California en Estados Unidos.
Thalassoleon podría ser el ancestro del actual oso marino ártico.
T. mexicanus era comparable en tamaño a los mayores leones marinos, con un peso estimado de 650-700 libras.
[1] Basándose en el tamaño de la mandíbula de T. macnallyae, puede haber sido mucho mayor, similar en tamaño a una morsa.