巨齒鯊與其它現代鯊魚相似，其骨骼都為軟骨而非骨頭，但其形成骨骼化石的紀錄缺乏。巨齒鯊的嘴直徑可達兩米，身體強壯，呈流線型，使巨齒鯊可以輕易獵食海中的任何生物。 巨齒鯊的牙齒與大白鯊的牙齒相似，且約為7英寸長（最大傾斜長度）。相關研究指出它是大白鯊的近親，但也有科學家認為牙齒的類似是因趨同演化的緣故。據推測，巨齒鯊最大的體型為17米長，可以吃掉一頭霸王龍。從這種身型來看，巨牙鯊的重量可達60噸。假設以大白鯊的新陳代謝作比例，它平均每天需要攝取它體重五十分一（即2400磅）的食物。從史前食物鏈來看，一般認為它以鯨類為食，但也捕食其它海洋哺乳動物。 成年巨齒鯊在開闊的大洋中獵食，幼年的則生活在離岸較近的海域中。巨齒鯊會攻擊在海面換氣的動物。 巨齒鯊可在短距離內快速游動，從獵物下放攻擊。當獵食大型獵物時，巨齒鯊可能會先攻擊其尾部或鰭，使其喪失游泳能力，再將其食用。1995年，有學者建議將巨齒鯊分類于另一個新的屬中，稱為古鯊屬。此后很多古生物學者主張將其分類至古鯊屬，而另一些有海洋生物學背景的學者則堅持巨齒鯊與大白鯊的關系，而將其分類至噬人鯊屬。主張古鯊屬的學者認為巨牙鯊的祖先應為于始新世的Otodus obliquus，而大白鯊的祖先則為Isurus hastilis。有理論指出，由于巨齒鯊主要以鯨類為食，因兩極的海水變冷而不適合巨齒鯊生存，鯨魚因而可以逃避巨牙鯊的捕食，令巨齒鯊缺乏食物而滅絕。其它解釋認為任何對食物鏈的影響（大約160萬年前，地球的水循環出現了變化，上升流減少，由于食物缺乏，大量的鯨類死亡了，多樣化的鯨品種變少），都會將以龐大新陳代謝需求的獵食者淘汰。但也有科學家指出巨齒鯊仍未滅絕，仍然在現今生存著策馳影院