Pierwsze szczątki Livyatan z Peru datowano na 13–12 milionów lat temu (serrawal, miocen), jednak później zrewidowano te wartości do 9,9–8,9 miliona lat temu (torton, miocen).
W 2016 w Beaumaris Bay w Australii odkryto wielki kaszaloci ząb o długości 30 cm, NMV P16205, spoczywający w plioceńskich warstwach. Odkrycia dokonał miejscowy Murray Orr. Znalezisko okrzyknięto kaszalotem z Beaumaris bądź olbrzymim kaszalotem. Ząb przekazano Museums Victoria w Melbourne. Nie przypisano go do konkretnego rodzaju, jednak przypomina on zęby Livyatan, wskazując na ich bliskie pokrewieństwo. Ząb datowano na 5 milionów lat, co czyni go młodszym od peruwiańskiego okazu L. melvillei o około 4 miliony lat.
Filogeneza Livyatan zaliczał się do bazalnych absolutnie drapieżnych Physeteroidea, wraz z takimi wymarłymi rodzajami, jak Brygmophyseter, Acrophyseter i Zygophyseter. Grupa ta znana jest z wielkich, funkcjonalnych zębów w szczęce i żuchwie, używanych do łapania wielkiej zdobyczy, pokrytych szkliwem. W przeciwieństwie do nich współczesny kaszalot spermacetowy nie ma szkliwa, a w szczęce zębów w ogóle, a te, które ma, i tak nie mogą służyć złapaniu zdobyczy. Livyatan należy do innej linii drapieżnych Physeteroidea.