Biologii evoluționiști consideră că delfinii au apărut cu 20-25 milioane de ani în urmă în perioada Miocenului timpuriu. Speciile moderne pot fi urmărite de kentriodontidele, care sunt balene mici, considerate a avea capacitatea de eclipsare ca delfinii moderni do.
Cea mai veche proto-balenă, Pakicetus, era un mamifer copios legat de strămoșii cerbilor moderni, de capre și de bovine, denumite artiodactiluri sau ungulate. Pakiletus fosilele au fost descoperite în nordul Pakistanului în 1979 și au fost date cu aproximativ 50 de milioane de ani în urmă. Aceste animale au fost, probabil, viermi semi-acvatici. Primele balene acvatice, basilosauride și dorontide, datează de la sfârșitul perioadei Eocene de la 41 până la 35 de milioane de ani în urmă, iar primele balene dințate au apărut acum 33 de milioane de ani.
