Викопні рештки свідчать про те, що мегалодон переважно харчувався великими морськими ссавцями, включаючи китів і дельфінів., морських левів, дюгонів (морських корів), а також морських черепах і великих риб.

Мегалодон був верхівковим хижаком, або топовим хижаком, у морських середовищах, які він населяв (див. також ключові види). На нього полювали риби, вусаті кити, зубаті кити (такі як прабатькові форми сучасних кашалотів, дельфінів і косаток), сирени (такі як дюгоні та ламантини) і тюлені.

Наприклад, дельфін може пропливти під акулою і кинутися вгору, цілячись їй у черево.

Стародавня акула мегалодон могла з'їсти кита за кілька укусів, показує дослідження. Сучасні акули не мають нічого подібного до своїх давніх родичів. Дослідження показують, що гігантська акула, яка бродила в океанах мільйони років тому, могла з’їсти істоту розміром з косатку всього за п’ять укусів.

Мегалодони вимерли. Вони вимерли близько 3,5 мільйонів років тому. І вчені знають про це, тому що вони ще раз подивилися на зуби. Усі акули, включаючи мегалодони, виробляють і втрачають десятки тисяч зубів протягом свого життя.

Як і решта його тіла, рот мегалодону також був величезним. Його щелепи могли розкритися настільки широко, щоб проковтнути двох дорослих, що стояли поруч. Гігантська акула використовувала свої гострі зуби розміром з банан, щоб поїдати китів, дельфінів, тюленів і, ймовірно, інших акул.