从解剖学的观点看来,鲸类的许多特质都显现了对于海洋中生活的高度适应。然而,解剖学上的证据,并不足以解答许多有关鲸类起源的问题。但是从生化与遗传学的角度来看,鲸类与有蹄类动物关系较近,且化石记录(约5000万年前)也支持鲸类是由有蹄类动物演化而来。鲸类由陆生哺乳动物中的偶蹄目演化而成,大约于5000万年前进入水中生活。鲸类的“二次入水”事件是哺乳动物进化史中一次罕见的生活史转变,它们的生活习性由陆生转变为完全水生。剧烈的环境转变导致它们在生理上及结构上都发生了显著的改变以适应水生生活,例如具有增厚的皮下脂肪层(鲸油),长时间潜水及回声定位的能力,同时具有强大的肌肉系统支持水中运动等。尽管人们已经了解到很多生理形态上的适应性特征,但是这些特征的分子基础并没有得到系统性的解决。