Τα Θεροκεφάλια ("θηριοκέφαλα") είναι μια εξαφανισμένη ομάδα θηριοδοντικών. Έζησαν από το μέσο Πέρμιο έως το Τριαδικό πριν από 265-245 εκατομμύρια χρόνια, δηλαδή περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια.
Τα θηροκεφάλια πήραν το όνομά τους από τα μεγάλα κρανία τους. Τα κρανία τους, με τη δομή των δοντιών τους, υποδηλώνουν ότι ήταν επιτυχημένα σαρκοφάγα ζώα.
Όπως και άλλα μη θηλαστικά θεραψίδες, τα θηροκεφάλια περιγράφονται μερικές φορές ως ερπετά που μοιάζουν με θηλαστικά. Στην πραγματικότητα, τα Θεροκεφάλια είναι η ομάδα που συγγενεύει περισσότερο με τα κυνόδοντα, από τα οποία προήλθαν τα θηλαστικά.
Η σχέση αυτή φαίνεται σε μια ποικιλία ανατομικών χαρακτηριστικών, ενδεχομένως συμπεριλαμβανομένων των μουστάκια και των μαλλιών. Παραμένουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα σχετικά με τη φυλογένεση, την ανατομία και τη φυσιολογία των θηροκεφάλων.
Τα απολιθώματα των θηροκεφάλων είναι πολυάριθμα στο Karoo της Νότιας Αφρικής, αλλά έχουν επίσης βρεθεί στη Ρωσία, την Κίνα και την Ανταρκτική.
Τα πρώιμα απολιθώματα θηροκεφάλων που ανακαλύφθηκαν σε αποθέσεις του Μέσου Πέρμιου στη Νότια Αφρική υποστηρίζουν την καταγωγή της ομάδας από τη Γκόντβαν, η οποία φαίνεται ότι εξαπλώθηκε γρήγορα σε όλο τον κόσμο. Παρόλο που σχεδόν όλες οι γενεαλογικές γραμμές των θηροκεφάλων τερματίστηκαν κατά τη διάρκεια του μεγάλου γεγονότος εξαφάνισης Περμίου-Τριαδικού, λίγοι εκπρόσωποι της υποομάδας (που ονομάζονται Eutherocephalia) επέζησαν μέχρι τις αρχές του Τριαδικού και συνέχισαν να διαφοροποιούνται.
Ωστόσο, τα τελευταία θηροκεφάλια εξαφανίστηκαν στις αρχές του μέσου Τριαδικού. Οι λόγοι της εξαφάνισής τους δεν είναι γνωστοί.