Зубы мегалодона находят по всему свету — в Европе, Африке, Северной и Южной Америке, Индии, Индонезии, Австралии, Новой Каледонии и Новой Зеландии. Другими словами, мегалодон был видом-космополитом. Такие виды с широким, или, как говорят ученые, всесветным распространением, намного меньше зависят от изменений окружающей среды, чем виды с ограниченными ареалами. Под влиянием неблагоприятных изменений может исчезнуть несколько местных популяций, однако остальная их часть скорее всего сохранится. По-видимому, могучий хищник стал жертвой сразу нескольких неблагоприятных факторов, часть из которых имела далеко идущие последствия.
Мир, в котором появился мегалодон, сильно отличался от того, который он покинул. Изменения, произошедшие на нашей планете за 14 млн лет его существования, велики. Продолжающийся дрейф континентов менял их облик и облик морей. Во время олигоценовой эпохи Африка приблизилась к Европе, а от огромного морского бассейна между ними остались лишь Средиземное, Черное, Каспийское и Аральское моря. В миоцене Индийский субконтинент врезался в Азию и, продолжая толкать его, помог сформировать Гималаи. Поднимались к небу Скалистые горы и Анды. Геологические процессы планетарных масштабов влияли на атмосферную циркуляцию, изменялись направления ветров и характер распределения осадков. Начавшееся в раннем олигоцене похолодание снизило среднегодовую температуру воздуха в средних широтах до 15 °C, а к концу миоцена (10 млн лет назад) началось крупнейшее оледенение на полюсах Земли. Это привело к тому, что уровень океана за несколько миллионов лет понизился на 200 метров, в первую очередь сократив площадь мелководных прибрежных морей. Таким образом, перемещение континентов, понижение температуры и сокращение площади океана — все это могло значительно уменьшить акватории, подходящие для обитания мегалодона.
Атлантика продолжала расширяться, и одним из следствий смещения образующих ее дно тектонических плит стало замедление Гольфстрима. Это, в свою очередь, постепенно уменьшило объемы холодной, богатой веществами воды, поднимающейся к поверхности у шельфа юго-восточной части Северной Америки, и, следовательно, не могло не отразиться на разнообразии и количестве населявших эти районы организмов. Именно интенсивность апвеллинга (подъем глубинных вод в морях и океанах, вызывающий значительное охлаждение поверхности моря) обеспечивает богатство жизни во многих районах океана. Исчезновение цетотериид (ранних усатых китов) и вымирание мегалодона не просто совпадение. Стало меньше планктона — стало меньше и усатых китов. Исчезли киты — исчезла и пища для мегалодона.