由于庞大的体型和惊人的咬合力，巨齿鲨在当时的海洋中并没有天敌，只存在竞争对手。由于其他的鱼类太小，不足以饱腹，只有大型鲸鱼才能够让巨齿鲨吃饱肚子。
不过后来由于冰河期逐渐到来，全球气候变冷，影响了生物链，造成了鲸鱼种类数量的减少，巨齿鲨缺乏足够的食物，最后逐渐灭绝。
刚才说巨齿鲨没有天敌，只有竞争对手，而这个竞争对手，就是同时期强大的齿鲸——梅尔维尔鲸。
梅尔维尔鲸，又名梅氏利维坦鲸，是一种生活在1300万年前远古海洋中的大型肉食性鲸鱼，在南美洲发现的化石，得以让我们了解了这种超级掠食者。
根据2008年发现的化石，人们推测这条梅尔维尔鲸，身长可达17米，体型与现代的抹香鲸类似，但是牙齿远大于抹香鲸。2013年新出土的牙齿化石表明，可能还有更大体型的梅尔维尔鲸存在。
虽然梅尔维尔鲸体型相比巨齿鲨偏小一些，但是鲸鱼有着属于自己的种族优势。据科学家们推测，梅尔维尔鲸在当时的海洋中占据着现代海洋虎鲸一般的地位。齿鲸类多是群居生活，一头独自的梅尔维尔鲸想必不是成年巨齿鲨的对手，但是一群梅尔维尔鲸就不是一条巨齿鲨能对付的了。参考现代大白鲨碰见虎鲸，虽然梅尔维尔鲸不会主动挑衅不是巨齿鲨，但巨齿鲨必然不会轻易招惹梅尔维尔鲸群。
中新世的海洋中除了巨齿鲨和梅尔维尔鲸，还有一种顶级掠食者，那就是长野鲸。
长野鲸也被称为咀嚼型巨头鲸，咬合力与大白鲨接近。长野鲸也是群居齿鲸类，据科学家们推测，是浅海区的捕食者。目前长野鲸的化石资料很少，出土的一具化石全长7米，头骨长度约为1.5米。虽然是凶猛的掠食者，但是体型与巨齿鲨已经梅尔维尔鲸相比相去甚远，远远不是这两大巨头的对手。纵使碰到了独来独往的巨齿鲨，想必长野鲸群也是只有四散逃命的下场。
