I løpet av 55 millioner år utviklet hvaler seg:
- fra relative små former (ca. 1,6 m lang) som levde både på land og i vann, til gigantiske former fullstedig tilpasset et liv i vann.
- baklemmene ble redusert og forsvant
- forlemmene ble korte og omdannet til luffer
- hodet økte i størrelse proporsjonalt med kroppslengden
- en god undervannshørsel ble utviklet.
Hvaler oppsto tidlig i eocen for ca. 55 millioner år siden. Tennene til disse tidlige formene viser at de var i slekt med kondylartrene. De første hvalene var tilpasset et liv i havet. De kunne også kravle opp på land ( som Ambulocetus).
Hvaler deles inn i tre grupper: De mest primitive urhvalene (Archaeoceti) er nå utdødd og gav opphav til de to nålevende gruppene; tannhvalene (Odontoceti) og barddehvalene (Mysticeti).
Ambulocetus, en av de tidligst kjente hvalene fra Pakistan ( funnet i 1994), var antageligvis fortsatt i stand til å gå på land, omtrent som sjøløvene i dag.
Ambulocetus svømte med en buktende opp og ned bevegelse av ryggraden og beina.
Ved Smestad i Bærum ble det i 1978 avdekket et 20 m langt, nesten komplett skjelett av en bardehval som lå i kompakt blåleire. Hvalen må ha strandet i noe som den gang har vært en grunn bukt, men som i dag ligger 106 m over havet. Dette skyldes landhevning etter siste istid. Det er derfor mulig å si at skjelettet stammer fra en hval som levde i omådet for ca. 8.500-9.000 år siden.