El registro fósil sugiere que los cachalotes eran más comunes en el Mioceno, donde existieron líneas basales (como el "Zygophyseter" y "Naganocetus"); otros géneros fósiles asignados al Physeteroidea incluyen "Ferecetotherium", "Helvicetus", "Idiorophus", "Diaphorocetus", "Aulophyseter", "Orycterocetus", "Scaldicetus", y "Placoziphius", mientras los fósiles del género "Kogia" incluyen el "Kogiopsis", "Scaphokogia", y "Praekogia".