古生物学与分类
古生物学
鲸目动物是一群定义不清的哺乳动物的远祖condylarths．关于最早的鲸类动物(archaeocetes)的祖先是一种已灭绝的大型食肉动物(中爪动物)或一种有蹄类食草动物(现)．最早的古菌是6到10米长的像海豚一样的巨大生物。龙王鲸（Zeuglodon)是一个不寻常的属，长达34米，但它显然没有产生后代群。
随着化石记录变得更完整，模式就会出现condylarth是古菌的祖先，哪个古菌是现存鲸类的祖先。第一个鲸类动物化石，巴基，从早期就为人所知始新世(5580万至4900万年前)巴基斯坦．最近已经很清楚，始祖菌在始新世迅速多样化，至少有五个现已灭绝的科被确认。龙王蜥科的一个亚科Dorudontinae，被认为是在晚期的某个时候产生了现存的鲸类亚目(须鲸和齿鲸)渐新世的．骨骼结构演化的证据涉及回声定位能力出现在晚渐新世的齿鲸身上。最早的齿鲸为了展示它们，Echovenator sandersi大约在2700万年前出现。
最早的须鲸长得又宽又平头骨边缘的牙齿数量减少，呈古细菌图案。嘴巴的上颚在这些边缘之间变宽了，还有鲜血的凹槽船只在齿列内可见供给新生鲸须的部分。到一半的时候中新世(大约1600万到1100万年前)，有几个长须鲸科，包括露脊鲸和rorquals。中新世是现代海洋出现的时期循环开始;区域性的上升流和生产力的提高，为季节性迁徙分布的大型鲸鱼的进化创造了条件。与此同时，现代齿鲸开始出现，在这一时期发展成九个科;其中四种已经灭绝。抹香鲸是最早的齿鲸之一，出现在中新世中期，像现在这样大而清晰。从化石记录来看，很明显今天的鲸类动物生物多样性中新世以来明显减少
分类
尽管有一些共识有些分类学家认为鲸目应该作为一个目来对待(就像本文中提到的那样)，另一些人则认为它们实际上是两个或三个目。这取决于对共同祖先程度的评估，这仍然存在争议。有可能是某些原始鲸类，或“前鲸类”，产生了这两种现代鲸类，这就是为什么一些权威更喜欢单一目的原因。然而，没有中间化石将须鲸和有齿鲸联系起来，这支持了使用单独的目。这一问题的解决取决于相关化石的发现。
进一步的分歧发生在序数水平以下的许多点上。虽然毫无疑问，最近的鲸目动物要么是有牙齿的(齿鲸亚目)，要么是有鲸须的(鲸须亚目)，但它们之间的关系有许多属都在怀疑。例如，长吻海豚被一些权威机构归类为一个独立的科，海豚科，而不是海豚科。海豚(海豚科)也有类似的情况。在物种水平上，许多种群的特定或亚特定状态是不确定的。
必须记住，所有的分类在某种程度上都是人为的。随着时间的推移，一个物种与另一个物种合并分类随着化石记录的改善，问题实际上变得更加复杂。当前的鲸类动物分类是不断改进的化石记录的结果，揭示了更多的类群靠近三个既定亚目(始生动物、神秘动物和齿状动物)的起源。很明显，主要的多样化与每个主要的适应性分支有关，物种目前在一个科的最新代表和其后代科的最早代表之间来回穿梭。
尽管物种关系历来是基于形态学(解剖学)特征，生物学家已经开始比较不同鲸目动物的DNA序列，从而导致形态学家重新检查他们的分类学数据。染色体计数(核型)在相关哺乳动物之间变化很大，但在鲸目动物中非常稳定。所有须鲸和齿鲸都有44条染色体抹香鲸而喙鲸有42个。比如DNA测序提供了不同的方法来评估物种之间的关系。应用这些技术和更古老的技术可以更清楚地了解鲸类的进化史。
带注释的分类
下面承认的三个鲸类亚目(两个活的，一个化石的)具有相同的基本身体计划，但在专业化程度上有所不同。亚目和科的划分主要基于以下特征:牙齿结构、数量和分化程度;头骨的变化，特别是鼻孔的位置，整个头骨的伸缩程度，内耳和中耳的变化，以及下巴两半连接的程度;骨盆带的修饰程度(仅限古菌)。这里给出的分类是基于鲸类学家F.C. Fraser, R. Kellogg和其他一些现代权威的研究。标记有匕首(†)的族群已经灭绝，只能从化石中得知。
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- 秩序的鲸类 (鲸鱼、海豚和鼠海豚)
- 2亚目81种。前肢变成鳍状肢的水生哺乳动物，缺乏后肢;骨盆带退化，不附着于脊柱;尾部横向扁平并伸展成水平侥幸，由纤维支撑结缔组织．外鼻孔出现在头顶上的气孔(抹香鲸和古细菌除外);头盖骨伸缩不定，具拉长的前庭。1化石亚目。
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- 亚目齿鲸类 （有齿鲸）
- 6科69种。世界范围内，海洋，少数在淡水。牙齿相对均匀(同形)，数量众多(多达300颗)，偶尔减少。头骨不对称;鼻孔在头的顶部(除仙螨科外)，有单一的外部开口(气孔)。下颌骨前部融合。几对肋骨相连胸骨只有在成虫体内才会融合成一根骨头。9个灭绝的家族。始新世晚期至全新世。
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- 家庭Phocoenidae （海豚）
- 3属7种。一些颈椎骨融合;没有明确的喙;有扩大的锹形牙冠的牙齿。存在时，背鳍三角形。现存物种成虫体长约2米。几乎世界范围内，海洋，2种生活在沿海水域和河流沿线印度洋3个化石属。中新世晚期至全新世。
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- 家庭Physeteridae （抹香鲸）
- 2属3种。一些颈椎骨融合;头不成比例地大，有球根状的方形口鼻;口窄且腹侧;下牙共40-52英寸-， 16-32英寸Kogia；上齿退化，较小，数量不等。喷孔:在鼻子的左前端的一个不对称的开口。长度为19米(-)及至3.4米(Kogia全新世属。热带和温带海洋，成年雄性到极地水域。20个化石属。中新世至全新世。
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- †家庭Agorophiidae
- 1属。下渐新世北美．
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- †家庭Squalodontidae
- 至少12属。上渐新世至晚中新世。欧洲，北美和南美，澳大利亚，还有新西兰．
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- †家庭Squalodelphidae
- 3个属。较低的中新世。欧洲和南美。
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- †家庭Dalpiazinidae
- 1属．早中新世。欧洲。
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- †家庭Kentriodontidae
- 11属。上渐新世至晚中新世。南美，欧洲，亚洲和北美。
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- †家庭Albireodontidae
- 中新世晚期至上新世。北美。
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- †eurinodelphidae, hemisphere yntrachelidae和Acrodelphidae家族
- 中新世齿鲸约有12属，与今天的海豚相似。所有的大洲。
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- 家庭Neobalaenidae (矮露脊鲸)
- 1种。头骨略成拱形;颈椎融合;下颌宽;鲸须长而窄;缺乏腹侧凹槽;背鳍有;肋骨近端极宽;腰椎减少到2节。长度6米。 Southern Hemisphere in temperate waters.
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- †家庭Aetiocetidae
- 1属，可能2属。上渐新世。有牙齿，但有对称的头骨和其他典型的神秘动物特征。北美。
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- †家庭Mammolodontidae
- 1属。上渐新世?降低中新世?澳大利亚。
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- †家庭Kekenodontidae
- 2属。上渐新世。欧洲和新西兰。
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- †家庭Patriocetidae
- 4个属。始新世晚期至渐新世晚期。欧洲和北美。
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- †家庭Llanocetidae
- 1属。下渐新世或上始新世。南极洲。
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- †家庭Cetotheriidae (cetotheres)
- 大约30属。中渐新世至下上新世。北美，南美和欧洲。
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- †亚目古鲸亚目 (始古菌，或古菌)
- 至少24属。前后牙分化;牙齿总数不超过44颗，这是陆生胎盘哺乳动物的基本数量。鼻孔不同程度地朝向头顶。始新世晚期至中新世中期。
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- †家庭Pakicetidae
- 3个属。早始新世。印度和巴基斯坦。
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- †家庭Ambulocetidae
- 2属。始新世早至中。巴基斯坦。
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- †家庭Remingtonicetidae
- 4个属。始新世中期。巴基斯坦。
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- †家庭Protocetidae
- 9个属。始新世早至中。欧洲，非洲，可能还有北美。
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- †家庭Dorudontidae
- 5个属。始新世中上。欧洲，非洲和北美。
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- †家庭Basilosauridae
- 1属。始新世中上。欧洲，非洲和北美。