鲸类和陆地上的猪牛羊等等一样，属于偶蹄目成员，而在现生偶蹄目动物中，与鲸类亲缘关系最近的动物则是河马，此外鲸类和现生的其他偶蹄目动物不同的地方，除了身体外形的极大变化之外，显然是它们保留了肉食性，也正是由于两种原因使得大家难以将鲸豚与猪牛羊等偶蹄目动物联想在一起。
鲸的祖先来自陆地上，在完全适应水中生活直至3600万年前（第三纪始新世结束时期），所有的鲸类仍均为捕食性，而之后最原始齿鲸亚目成员从龙王鲸总科（Basilosauridae）中分化出来，而后须鲸亚目成员与之后和至今更进步的齿鲸亚目成员又从那些原始的齿鲸亚目成员中开始分化。图中红线以上处为须鲸亚目成员出现的进化阶段。

在随后的进化过程中，齿鲸和须鲸在摄食方式上也发生了分化，其中须鲸成员的头骨构造和嘴巴构造的进化则是颇有特点，与齿鲸不同，须鲸在之后进化过程中牙齿不断退化，嘴巴的构造和功能由原来的利于撕咬逐渐转化为利于滤食，从而不断放弃原有捕食性而向滤食性过渡。头骨和嘴巴的构造与摄食方式最为相关，而谈到头骨和嘴巴的进化，就要提及一个名词，名为套叠作用(telescoping) 。在始新世之后的渐新世时期，鲸类大幅度发展，这段时期齿鲸类及须鲸类的颅骨都进行一个所谓的套叠作用，所谓的套叠作用(telescoping)指的是吻部及枕骨在进化过程中逐渐渗入颅顶的过程，而齿鲸类及须鲸类的套叠形式也略有不同，齿鲸类的套叠作用主要来自吻部不断后延; 至于须鲸类，主要是颞间区缩短，上枕盾前延并变得倾斜，吻部后延与枕骨在颅顶交汇，额骨及颅顶之间的矢状嵴缩短，鼻骨孔逐渐后延。

图片反映了须鲸在进化过程中，牙齿不断退化，嘴巴由原来的撕咬捕食转化成带有撕咬功能吸食，再到撕咬与滤食并存，最后牙齿彻底退化演变为滤食的过程。
除了套叠作用，在演化史中须鲸类下颌倾向发展弓形以便有效滤食，颈部缩短，肱骨变短，踝间变宽，胸椎数目也同样减少，以作深潜，体型变得更大。
比起龙王鲸这一在古鲸亚目中进步的成员，齿鲸和须鲸在后来的进化过程中，体形不断趋于流线型，运动构造愈来愈有利于远洋和高速运动，总地来看也远远比它们的祖先强壮，以不断对抗它们强大的竞争对手巨齿鲨，从而逐渐取得上风并最终战胜对手。
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