Jabarkan Evolusi dari Physeteroidea

Fosil paus sperma paling awal diketahui dari akhir Oligosen - sekitar 25 juta tahun yang lalu,

dengan nenek moyang yang ditelusuri kembali dari Eosen terbaru sebelum menyimpang dari sisa garis odontoceti, mengarah ke lumba-lumba, dan porpoise (paus bergigi kecil).

Rekaman fosil menunjukkan bahwa paus sperma lebih umum di masa Miosen, di mana garis keturunan basal (seperti Zygophyseter dan Naganocetus) ada; genera fosil lain yang ditugaskan untuk Physeteridae termasuk Ferecetotherium, Helvicetus, Idiorophus, Diaphorocetus, Aulophyseter, Orycterocetus, Scaldicetus, dan Placoziphius, sedangkan genera fosil kogiid termasuk Kogiopsis, Scaphokogia, dan Praekogia. Kogiid paling awal diketahui dari Miosen akhir, sekitar 7 juta tahun yang lalu.

Hubungan erat antara Physeteridae yang masih ada dan Kogiidae dikonfirmasi dalam studi molekuler terbaru menggunakan mitokondria sitokrom b, berdasarkan analisis ini, kerabat terdekat mereka tampaknya adalah Ziphiidae di satu sisi, dan Mysticeti dan Platanistidae di sisi lain. Makalah yang dikutip terakhir juga mendukung pengelompokan Physeteridae dan Kogiidae dalam satu superfamili, Physeteroidea, seperti yang telah dikemukakan sebelumnya. Bianucci & Landini pada tahun 2006 mengemukakan bahwa Diaphorocetus, Zygophyseter, Naganocetus, dan Aulophyseter mendahului perpecahan yang disimpulkan dari Kogiidae dan Physeteridae, dengan demikian akan membatasi keluarga Physeteridae ke genera yang mempostdate perpecahan ini (pandangan kladistik).