Livyatan melvillei, uma espécie extinta de cachalote, acredita-se que habitou os oceanos durante a época do Mioceno, aproximadamente 12 a 13 milhões de anos atrás. Fósseis foram descobertos principalmente na Bacia de Pisco, no Peru, indicando que sua região nativa provavelmente incluía o Oceano Pacífico ao longo da costa oeste da América do Sul. Locais de descoberta adicionais em potencial sugerem uma distribuição mais ampla em ambientes marinhos antigos, possivelmente se estendendo a outras partes do Hemisfério Sul, embora os fósseis confirmados sejam principalmente do Peru.

Livyatan melvillei teria vivido em ambientes marinhos quentes e ricos em nutrientes, típicos da época do Mioceno. Este período foi caracterizado por uma significativa ressurgência oceânica, que promoveu uma abundante vida marinha e proporcionou amplas oportunidades de alimentação para grandes predadores. A Bacia de Pisco, onde foram encontrados fósseis, era um ambiente marinho costeiro com rica biodiversidade.

Como um predador de topo na cadeia alimentar marinha, Livyatan melvillei ocupava um nicho semelhante ao das atuais orcas, predando grandes animais marinhos, incluindo outras baleias. Seu grande tamanho e dentes robustos sugerem que era um caçador formidável, provavelmente capaz de abater presas de grande porte, contribuindo para seu papel como um predador ápice dominante em seu ecossistema.