巨牙鲨，又名巨齿鲨，学名是Carcharodon megalodon，希腊文意指巨大的牙齿。它是史前巨大的鲨鱼，相信生存于二千万至一千二百万年前。
巨牙鲨只是从牙齿化石及一些脊椎化石中推断出来的生物。与其他现代鲨鱼相似，它的骨骼是软骨而非骨头，形成骨骼化石纪录的缺乏。但是，巨牙鲨约过百的大型坚硬珐琅质牙齿则保存了很久。这些牙齿与大白鲨的牙齿相似，且约为7吋长（最大倾斜长度）。最近研究指它是大白鲨的近亲。这个近亲论说却不断被受质疑，认为牙齿的类似是因趋同演化的缘故。无论如何，这种以牙齿推论的方法使我们可以知道这种生物在史前是巨大体型的猎食者。
据估计，巨牙鲨最大的体型为18公尺长。而过往认为是20公尺长的估计则被认为并不准确。从这种身型来看，巨牙鲨的重量估计达至60吨。假设以大白鲨的新陈代谢作比例，它估计平均每天需要摄取它体重五十分一（即2400磅）的食物。从已知的史前食物链来看，一般都相信它会以鲸鱼作为粮食。
分类争议
于1995年，有建议将巨牙鲨分类于另一个新的属中，称为古鲨属。但是到目前为止，仍未能就分类的问题上作出解决。很多古生物学者主张分类为古鲨属，而另一些有海洋生物学背景的学者则坚持巨牙鲨与大白鲨的关系，而分类为噬人鲨属。主张古鲨属的学者认为巨牙鲨的祖先应为于始新世的Otodus obliquus，而大白鲨的祖先则为Isurus hastilis。
灭绝理论
巨牙鲨猎食鲸鱼的想像图由于巨牙鲨主要以鲸鱼为粮食，因两极的海水变冷而不适合巨牙鲨生存，鲸鱼因而可以逃避巨牙鲨的捕猎，令巨牙鲨缺乏食物而灭绝。其他解释指任何对食物链的影响，都会将庞大新陈代谢需求的猎食者淘汰。有些则指巨牙鲨仍未灭绝，仍然在今天生存。
孑遗
当大部份主流的专家都认为巨牙鲨已经灭绝，但仍有人认为巨牙鲨的孑遗仍然存在，但证据仍似乎较缺乏及含糊。有指从挑战者号发现的巨牙鲨牙齿化石表面所积聚的锰，推算出巨牙鲨应在10,000至15,000年前依然生存。但却亦有指这种估计是不准确的，认为巨牙鲨在上新世之后的估计是根据过时的测试方法。而更有指出巨牙鲨可能是沿岸的鲨鱼，在深海生存的可能性微乎其微。一些其他将疑似鲨鱼的大型生物当作是巨牙鲨的报告，多是将姥鲨科、鲸鲨科或其他大型的生物误认为巨牙鲨。
