鯨的演化路線大致是：由陸生為主的巴基鯨，經過水陸兩棲的陸行鯨，到基本水生但依然有發達肢體的原鯨，再到完全水生、後肢大為退化的矛齒鯨和龍王鯨，最後大概由矛齒鯨演化出現代的齒鯨和須鯨，期間***經歷了約5000萬年的歷史。
與我們熟知的生命由海洋向陸地進化不同，鯨類的進化史反其道而行之，由陸地生物向海洋生物演化。
鯨類動物的祖先是陸地上用四肢行走的哺乳動物，經過幾億年的進化，最終形成我們所熟知的鯨。然而，鯨類至今還保留了壹些祖先的痕跡。在解剖學上，後肢退化，尚有骨盆和股骨的殘跡，尾巴退化成鰭，末端的皮膚左右向水平方向擴展，形成壹對大的尾葉，脊椎骨在狹長的尾幹部逐漸變細，最後進入尾鰭之前消失。
在形態學上，鯨有心房和心室，溫血，用肺呼吸，胎生，雌體有乳腺，用乳汁哺育幼仔，所以，在現代的生物分類上，鯨也是作為哺乳動物分類的。