鲸类的祖先是陆生小型偶蹄类动物，河马是现存亲缘最近的类群，约5500万年前逐步由陆地重返海洋。

最早的巴基鲸外形似狼，四肢齐全，生活在淡水环境，还未进入海洋。之后出现陆行鲸，半水陆两栖，四肢带蹼，在海岸地带活动。

罗德侯鲸代表的原鲸类进一步适应海水，开始向全球海洋扩散。到龙王鲸阶段，鲸彻底告别陆地，前肢特化为鳍肢，后肢退化为残迹，形成水平尾鳍，依靠尾部摆动游泳。

约3400万年前，古鲸类衰落，分化出齿鲸亚目与须鲸亚目。齿鲸保留牙齿，演化回声定位；须鲸牙齿退化，长出鲸须滤食。

整个演化过程中，鲸始终保留胎生、哺乳、恒温等哺乳动物特征，鼻孔迁移至头顶成为喷气孔，前肢进化为鳍肢，后肢退化消失，尾部演化出水平尾鳍，听觉重构，适应水下听音，最终演化成今天的各类鲸豚。