目前梅氏利維坦鯨樣本只有一個頭骨，科學家推測梅爾維爾鯨長17米長65噸重。牙齒目前發現最大35cm，但2013年發現長達40cm的焦形鯨齒，所以這只梅爾維爾鯨可能有17米以上。但因目前化石樣本較少，科學家只得出和巨齒鯊同為頂級掠食者。
2008年一支由法國、秘魯、荷蘭和比利時科學家組成的國際團隊，通過在秘魯南部海岸附近的沉積層中進行挖掘，進而第一次發現了這種遠古海中怪獸的頭骨、頜骨以及部分牙齒化石。經過復原，古生物學家們得到了殘余部分為3.0米長，完整度達到75%的頭骨化石。《自然》雜志同時發布了一段長七分鐘的影片，報道化石挖掘的情況并且訪問參與的研究人員，化石現藏于利馬自然史博物館。