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测序显示鲸类与河马互为姊妹群，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。为适应水下环境，鲸类的前肢进化为鳍，后肢退化，并生出水平的尾鳍。鼻孔移生至头顶，须每隔一段时间将鼻孔露出水面置换氧气。无耳廓，但听力极佳。多数种类拥有肥厚的脂肪为身体保温。鲸类的两大支系——须鲸和齿鲸，在3400万年前分化。须鲸现存约15种