Los biólogos evolutivos creen que los delfines surgieron hace 20 a 25 millones de años durante el período Mioceno temprano. Las especies modernas pueden rastrear a los kentriodontidos, que son ballenas de dientes pequeños que se cree que tienen la capacidad de ecolocalizarse como delfines modernos hacer.
La proto-ballena más antigua, Pakicetus, fue un mamífero con pezuña relacionada con los antepasados de los ciervos, cabras y vacas modernos, a los que se hace referencia como artiodáctilos o ungulados de dedos pares. Los fósiles de Pakicetus fueron descubiertos en el norte de Pakistán en 1979 y datan de hace unos 50 millones de años. Estos animales fueron probablemente vadeadores semiacuáticos. Las primeras ballenas, basilosaurios y dorontids totalmente acuáticos se remontan al período Eoceno tardío de hace 41 a 35 millones de años, y las primeras ballenas dentadas aparecieron hace aproximadamente 33 millones de años.
