Очень долгое время представления об эволюции китообразных находились на крайне поверхностном уровне, и лишь открытие ископаемых останков пакицета в 1992 году позволило сделать существенный шаг вперёд. Впрочем, уже очень давно было ясно, что китообразные - вторичноводные существа, первоначально вышедшие на сушу и давшие старт амфибиям и рептилиям, а затем, через сотни миллионов лет, уже в виде отдельных млекопитающих снова ушедшие в море. Представление, согласно которому ближайшими родственниками предков современных китов были хищные копытные мезонихии, теперь уже мало кем поддерживается. Исследования молекулярных генетиков показали, что китообразные ближе всего к парнокопытным, а среди них всех - к бегемотам.
Пакицеты по своей внешности скорее были похожи на собак, но вот строение зубов у них типично для самых ранних из известных китов. По всей видимости, приспособление органа слуха для использования под водой произошло у более поздних эволюционных звеньев.
Амбулоцетус, живший примерно 50 млн лет тому назад, уже двигался в воде точно так же, как и любой современный кит, но это было ещё полуводное животное, адаптированное главным образом для ходьбы.
Следующий шаг эволюции - протоцетиды, которые тоже вели амфибийный образ жизни.
В эоцене происходит рывок в развитии китообразных, и 38 - 40 миллионов лет назад появляется уже полностью водный дорудон. Такое резкое, по палеонтологическим меркам, превращение объясняется отсутствием значимых конкурентов в соответствующей экологической нише и лёгкостью её удержания.
В период между 33 и 14 миллионами лет назад появляются новые, более развитые, чем дорудон и базилозавр, виды китов - они приобретают специфические органы для эхолокации и осваивают стайный образ жизни (все их предшественники были одиночками). С возникновением сквалодона заканчивается предыстория китов и начинается их полноценное развитие, привёдшее в конце концов к появлению всех известных сейчас видов.
