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
鲸的尺寸可以由只有1.7米長1000公斤的毛伊海豚，到長34米重達190噸的藍鲸，後者也是地球上最大的生物。一些種類表現出性别差異，雌性體型比雄性體型更大。鲸拥有流線型的身體和鳍狀的一對前肢。雖然不像海豹一样敏捷，鲸鱼也能以20节的速度巡游。鬚鲸用喉咙上的皺褶來擴展它們的嘴，以便吞嚥大口的海水。露脊鲸摄取的海水占牠百分之四十的體重。齒鲸則有尖锥状的牙齒，用於捕捉烏賊和魚類。鬚鲸在海洋中拥有發達的“嗅覺”，而齒鲸擁有敏锐的听觉。鲸的嗅覺之發達，可以同时活躍於水上和水下的環境，以至於有的鲸甚至在盲了以後仍能生存。