Skådespelare Julian Lewis Jones, Bangor-född stjärna i TV sitcom Stella, var bland de lag som drog 6ft (2m) Mako ur vattnet nära Milford Haven.
Man tror att det är den första makohajen som fångats i Wales.
En genomsnittlig mako kommer att växa upp till 10ft (3m) i längd.
Makos simmar över 30 mph och kan väga upp till 300 lbs (135kg).
Jones - tillsammans med Andy Griffith, David Morris och Andrew Alsp - startade klockan 05:30 BST på torsdag för en dags fiske.
De låg omkring 50 kilometer utanför Milford Havens kust och hade redan fångat och släppt ut två blåhajar som vägde 55 kg vardera, när något i det blå vattnet fångade deras ögon.
"Vi såg en blixt som whizzed passerade båten - det var en stor vit mage och det gick så, så snabbt," sade skådespelaren.
"Nästa sak denna haj hoppade 15ft i luften ungefär 20ft från baksidan av aktern av båten.
"Vi tittade alla på varandra och sa "det är en Mako" och vi visste hur viktigt det var.
"Det här är något du drömmer om."
Jones, som har dykt upp på mete program på Sky TV och walesiska kanalen S4C, sade laget alla arbetat tillsammans för att föra in hajen som hade fångats av Griffith.
"Makohajar är aggressiva och snabba djur och de har varit kända för att faktiskt hoppa i båtar", säger Jones.
"Det var runt 40 minuter innan vi hade honom på sidan av båten och han gick lite ballistik och du kan inte kontrollera det - det är ett vilt djur, det är som att försöka kontrollera en noshörning."
De fyra männen lyckades få in en cirkelkrok i hörnet av hajens mun och ta honom till båtens däck.
Hajen vägde ca 200 lbs (90kg) och mättes ca 6ft (2m).
När fotografierna och mätningarna hade tagits, gav Asp hajen en kyss på toppen av hans huvud och laget släppte honom.
Jones sa: "Vi var så privilegierade, helt förbluffade över att ha gjort det och det var den första utanför Wales kust."
International Shark Attack File (ISAF) har registrerat 42 mako attacker på människor mellan 1980 och 2010, varav tre var dödliga, tillsammans med tjugo båt attacker.
Organisationen säger dykare som har stött på makos säger att de före en attack kommer att simma i ett figur-av-åtta mönster och närma sig med munnen öppen.
Det är inte första gången Jones har haft en överraskande fångst.
I maj räddade han en ung wallaby medan han fiskade utanför Australiens norra territorium i Darwin Harbours mynning.
Vattnen där är fulla av krokodiler och hajar.
Jones sade då: " Det såg ut som om det var på dess sista ben. Den var så rädd och mitt i havet. Det kom till vår båt kanske att känna att vi skulle kunna hjälpa den."
Den snabbaste hajen i havet - och en kusin till Great White - har fångats av en besättning som fiskar utanför Pembrokeshires kust.