Cetacee, derivat din cuvântul latin pentru balenă, „cetus”, este ordinul mamiferelor care include balene, delfini și marsuini. Cetaceele sunt una dintre cele patru grupuri de mamifere adaptate vieții acvatice, celelalte fiind sirenienii (dugongi și lamantini), pinnipede (foci și morse) și o subfamilie acvatică de mustelide, vidrele. Ca și alte mamifere acvatice, cetaceele au evoluat din strămoșii terestre.
Timp de mulți ani, a fost un mister modul în care cetaceele au evoluat pentru a fi ceea ce sunt astăzi. Acest lucru a durat până la descoperirea unui grup de proto-balene terestre, pakicetidele, în Pakistan în 1983. Pakicetidele sunt cele mai vechi cetacee cunoscute, care trăiesc în timpul Eocenului timpuriu, cu aproximativ 53 de milioane de ani în urmă. Fosilele lor au fost dezgropate într-o zonă din Pakistan care era de coastă până la Marea Tethys, un corp de apă conectat la Oceanul Mondial și cel mai direct analog cu Oceanul Indian de astăzi.
Pakicetidele sunt considerate cetacee din cauza a trei caracteristici revelatoare pe care doar balenele le au: o poziționare specifică a oaselor urechii în interiorul craniului, o pliere a osului urechii medii și modul în care sunt aranjați cuspizii de pe molarii animalului. Aceste caracteristici pot părea niște detalii, dar dovedesc că pakicetidele erau ancestrale balenelor. Animalele terestre carnivore, pakicetidele semănau mai mult cu lupii decât orice am recunoaște astăzi ca cetacee. Deoarece oasele lor au fost găsite lângă ceea ce a fost odată apă, se crede că au fost cel puțin semi-acvatice.
Se crede că o parte din pakicetide au evoluat în ambulocetide („balenele care umblă”), cel mai bine exemplificate de un schelet fosil aproape complet din specia Ambulocetus natans, un „crocodil mamifer” remarcabil de 3 m (10 ft) lungime, considerat un excelent exemplu de fosilă „verigă lipsă” (de tranziție). Ambulocetidele, găsite și în Pakistan, au trăit acum 50-49 de milioane de ani. Animalul era în mod clar puternic acvatic, deși avea picioare și și-ar fi putut susține propria greutate pe uscat. Analiza dinților a arătat că ar putea trăi atât în medii cu apă dulce, cât și în apă sărată și poseda adaptări speciale ale urechii care i-ar fi permis să audă bine sub apă. Căutați o imagine cu ambulocetus și veți vedea cât de ciudat arăta.
Cam în aceeași perioadă, au apărut protocetidele. Procetidele, adică „balenele timpurii”, erau un grup complex, eterogen. Fosile sau fragmente fosile de protocetide au fost găsite în Asia, Europa, Africa și America de Nord. Protocetidele erau mari, cu picioarele ciocănoase și au început să semene mai mult cu cetaceele de astăzi. Protocetus, o specie, avea un corp asemănător delfinilor. Nu se știe dacă această familie a avut cozile ca balenele moderne, deoarece această parte a corpului este nescheletică și nu se fosilizează bine.
Primele două grupuri de cetacee marine au fost bazilozauride, inclusiv Basilosaurus – „Soparla Regele”, confundată cu o reptilă când a fost descoperită în 1840, de unde „saurus” din nume – și Dorudon. Scheletele lui Basilosaurus, lungi de până la 8 m (60 de picioare), au fost întotdeauna considerate fantastice. Caracteristica lor cea mai faimoasă sunt membrele vestigale lungi de 0.6 metri (2 picioare). Fosilele de bazilozauride sunt datate cu 40 până la 34 de milioane de ani în urmă și au fost găsite în Egipt, Pakistan și Statele Unite.
Bazilozauridele au evoluat în cele din urmă în balene așa cum le cunoaștem astăzi.