A megalodon cápa az újkorszak neogénekorában (miocén és alsó pliocén) a világ trópuszi és szubtrópuszi partvizi és nyitotti vizein lakta. Valószínűleg a Csendes-óceán körül voltak a leggyakoribbak, preferálva a meleg, pelagikus környezeteket a part közelében és akár a öbölikben is.