クジラ類の進化史
パキケトゥス類は外鼓骨(英語版)のみからなる鼓胞(英語版)の特徴によってかろうじてクジラ類に分類される。
パキケトゥス類の鼻孔の位置は現生のクジラ類とは異なるが、全体的な頭骨の形状は似ていた。 眼窩は高い位置にあった。この特徴はパキケトゥス類がワニのように、目と鼻を水上に出して長時間水中に潜んで獲物を狙う狩りを行っていた可能性を示す。Thewissen et al. (2001)によれば、パキケトゥス類の歯は他の原クジラ類に似ていた。パキケトゥス類の歯はイヌの門歯には似ておらず、まるでサメの歯のような鋸歯をもった三角形の歯であった。またパキケトゥス類の下顎骨は、下顎孔(英語版)(現生のクジラがエコロケーションに使う下顎内部の脂肪に充填されたスペース)を欠いている。
耳の構造は現生のクジラ類のものとは大きく異なっていた。当初、パキケトゥス類の耳は水中音の検知に適応したものだと考えられていた。しかし、このグループの解剖学的研究が進むにつれ、パキケトゥス類の耳は空気中の音響検知に特化していたことが判明した。しかしパキケトゥス類はほとんどの陸上動物と同様に、骨伝導によって水中音を検知することができた。しかし、この聴音方法では水中で音源の方向は分からなかっただろう。