Ένας ακόμη γίγαντας των θαλασσών έζησε κατά τον Καινοζωικό Αιώνα, αλλά αυτή τη φορά δεν πρόκειται για κάποιο μεγάλο θηλαστικό ζώο. Πρόκειται για ένα ζώο που ανήκει σε μία πολύ παλιά κατηγορία θαλάσσιων σπονδυλωτών, είναι ένας καρχαρίας: ο Μεγαλόδοντας.
Υπήρξαν διάφοροι μεγαλόδοντες καρχαρίες, με τους πρώτους να εμφανίζονται πριν περίπου 66 εκ. χρόνια και το τελευταίο είδος εξαφανίστηκε πριν μόλις 3 εκ. χρόνια. Το πιο γνωστό και μεγαλύτερο σε μέγεθος είδος ήταν το Odotus megalodon, το οποίο έζησε στο διάστημα 23 – 3,6 εκ. ετών πριν από σήμερα.
Στην Ελλάδα έχουν βρεθεί απολιθωμένα δόντια μεγαλόδοντα, καθώς ήταν ένα είδος με παγκόσμια εξάπλωση. Χαρακτηριστικά είναι τα απολιθώματα δοντιών μεγαλόδοντα από την Κεφαλονιά.