過渡化石
鯨豚類等海洋哺乳動物是演化自陸生的哺乳動物。巴基鯨是已滅絕的一科偶蹄目哺乳動物，也是最早的鯨魚之一，其姐妹群是印多霍斯兽。巴基鯨存活於約5200萬年前的始新世，第一個化石於1979年發現於北巴基斯坦，與特提斯洋不遠。利用特化的骨頭取代鼓膜，巴基鯨有在水中的聽覺，但是無法辨別聲音的方位。
鯨豚類
鲸类的形体构造和生活习性明显异于任何哺乳类，故长期单列为一目。其祖先和演化史一度存有争议，但随着相关研究不断进展，现已充分证实鲸类由5000万年前的陆生偶蹄目入水后演化而成。DNA测序显示鲸类与河馬互为姊妹群，二者构成的分支又与反刍亚目互为姊妹群。为避免偶蹄目成为并系群（即缺少部分演化支），现行分类将鲸目归入偶蹄目，降级为单系的鲸下目。