较先进的古鲸,是曾经被认定为爬行动物的械齿鲸科(Basilosauridae),该科大约存活在3800万~4500万年前,虽然最早在Louisiana被美国地质学家发现,但类似的化石也广泛的在新西兰甚至南极被发现。这发现显示古鲸在4000万年前便已扩散到南方水域。较先进的古鲸中另一分支,是至少包含有6种动物的硬齿鲸亚科(Dorudontinae),他们有较窄小的上颚,可能为滤食性;或是像现生大多齿鲸般,能藉此构造迅速夹住鱼、乌贼及鸟。