A cetek különlegesnek számítanak az emlősök között, hiszen életüket teljes egészében a tengerben töltik, ami csak nagyon kevés melegvérű, elevenszülő fajra jellemző. A delfinek és a bálnák elődei azonban sokkal hétköznapibbak voltak emlős szemszögből: 50 millió évvel ezelőtt a cetek közös őse négy lábon járt, nagyjából akkora volt, mint egy macska, külsőre pedig leginkább egy szarvasra emlékeztetett a legfrissebb rekonstrukciók alapján.
Az Indohyus a párosujjú patások közé tartozott, ahová a mai zsiráfok, lovak, disznók és cetek is. A mai India és Pakisztán területén élt, nagyjából olyan körülmények között, mint ma is élő, távoli rokona, az afrikai kancsil vagy patkányőz. Utóbbi Közép-Afrikában honos, és a mocsaras vidékeket kedveli, amelyek környékén virágokat és gyümölcsöket eszik, a nyílt vízfelületeket menekülő útvonalként használva a ragadozók elől.
Hans Thewissen amerikai kutató vizsgálatai alapján az Indohyus szintén elsősorban szárazföldi növényeket fogyasztott, de magas csontsűrűsége alapján úgy tűnik, hogy sok időt töltött a vízben is. A vízilovak, a bálnák legközelebbi nem óceáni rokonai, szintén magas sűrűségű csontokkal rendelkeznek, ezért képesek a tavak és a folyók fenekén járkálni.
Az Indohyus egyik leszármazottja, a Pakicetus még inkább alkalmazkodott a vízi életmódhoz. Thewissen kutatásai alapján elkezdett húst enni, és testformája is megváltozott, megnyúlt, és egy kicsit a farkasra kezdett hasonlítani. Valószínűleg sok időt töltött sekély tavakban, ahol lesben állhatott, hogy levadássza az inni érkező állatokat, hasonlóan a krokodilokhoz.
A Pakicetusok utódai aztán egyre inkább hasonlítani kezdtek a krokodilokra külsőre is: pofájuk megnyúlt, lábaik megrövidültek, és egyre jobban úsztak. 42–49 millió évvel ezelőtt az élőlények ezen csoportja elkezdett erősen diverzifikálódni, ahogy Thewissen mondja, ez a kísérletezés időszaka lehetett: az új, vízi élőhelyeket többféle különböző alkattal és életmóddal próbálták belakni az állatok. A Remingtonocetidae nevű család tagjainak fosszíliáit ráadásul már Indián és Pakisztánon kívül is megtalálták, ami azt jelzi, hogy nagyobb távokat voltak képesek megtenni a vízben.
A bálnák első óceáni elődei, a Protocetidaek 42–48 millió évvel ezelőtt bukkantak fel a fosszilis leletek alapján, amelyek immár a világ szinte minden pontján megtalálhatók voltak. Esetükben is változatos testformák jellemzők, de többségük valószínűleg az oroszlánfókákhoz lehetett hasonló, vagyis rövid mellső lábaikkal még elboldogultak valamennyire a szárazföldön is, de jobbára a vízben éltek.
A következő fontos állomást a Basilosauridaek jelentették, amelyek az első már bálnának nevezhető állatok lehettek. Két testforma volt jellemző rájuk: az egyikbe kígyószerű, hosszú testű, apró fejű és rövid végtagokkal rendelkező fajok tartoztak, míg a másikba a delfinekhez hasonló állatok, mellső úszókkal és rövid hátsó lábakkal. Vélhetően ebben az időszakban alakult ki a jellegzetes, vízszintes állású farokuszony is, illetve a fej tetejére vándorolt orrnyílás is ekkor állandósulhatott.
34–42 millió évvel ezelőtt a Basilosauridaek utódai teljesen elvesztették hátsó lábaikat, és két csoportjuk alakult ki: a víz szűrése révén táplálkozó sziláscetek és a fogazattal rendelkező, aktívan vadászó fogascetek. A sziláscetek 41 millió éve létezhetnek, míg a fogascetek első képviselői 34 millió évvel ezelőtt jelenhettek meg.
A ma is élő fajok közül a legkorábbiak nagyjából 10 millió éve léteznek, de legtöbbjük csak pár millió éves. Ehhez az utolsó fázishoz köthető a szakértők szerint a cetek intelligenciájának ugrásszerű fejlődése is: egyes leszármazási ágakban az agyméret elképesztően megnőtt az utóbbi évmilliók alatt, mondja Thewissen.
