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。
鲨鱼
鲨鱼的感觉器官相当灵敏，甚至能嗅出几公里之外的血腥味。它們具有感应电的能力，並可以此发觉隐藏在沙底下的獵物；鼬鯊、大青鯊、鯖鯊屬、長尾鯊、雙髻鯊、巨齿鯊，不同的種類有不同的食物，有的肉食，可以吞噬海豹、海龟，有的只濾食浮游生物。多數鯊魚受到人類活動的影響數量已大幅減少。船尾常旋翼舵会搅断鱼有血腥味，所以多有鲨群尾随跟吃现代鯊魚在侏儸紀至白堊紀出現，鼠鯊目的牙齒在白堊紀早期就能發現。最晚演化出的鯊魚為雙髻鯊，在渐新世才有化石出現。在中新世時，耳齒鯊科的鯊魚演化出十分巨大的體型，包括著名的巨牙鯊。巨牙鯊的體長估計最長可達 ，平均則約為 ，遠超過最大的大白鯊，~(8公尺是大白鯊可能的最大體長)與 的鯨鯊。 鲨鱼的内部部分由灵活的软骨组成，而不是骨头。鲨鱼有软骨骨架，头部两侧有 5 到 7 个鳃裂，这些鳃用于呼吸和从水中提取氧气。