目前梅氏利维坦鲸样本只有一个头骨，科学家推测梅尔维尔鲸长17米长65吨重。牙齿目前发现最大35cm，但2013年发现长达40cm的焦形鲸齿，所以这只梅尔维尔鲸可能有17米以上。但因目前化石样本较少，科学家只得出和巨齿鲨同为顶级掠食者。
2008年一支由法国、秘鲁、荷兰和比利时科学家组成的国际团队，通过在秘鲁南部海岸附近的.沉积层中进行挖掘，进而第一次发现了这种远古海中怪兽的头骨、颌骨以及部分牙齿化石。经过复原，古生物学家们得到了残余部分为3.0米长，完整度达到75%的头骨化石。《自然》杂志同时发布了一段长七分钟的影片，报道化石挖掘的情况并且访问参与的研究人员，化石现藏于利马自然史博物馆。
