O processo de deslocação do meio terrestre para o meio aquático levou a alterações fisiológicas profundas, além da alteração na locomoção, os animais tiveram de desenvolver novas técnicas de detecção e captura das suas presas. Todas estas adaptações levaram alguns milhares de anos até ao aparecimento dos primeiros Cetáceos no oceano.
Os primeiros animais realmente parecidos com baleias – Arqueocetos - desapareceram há cerca de 30 milhões de anos. Havia várias espécies de Arqueocetos, de tamanhos muito diversos, variando entre os 2 e os 21 metros. O seu corpo tinha a forma de um torpedo e os membros anteriores transformaram-se em remos. Actualmente a ordem dos Cetáceos é constituída apenas por duas classes; Misticetos e Odontocetos.
Características
Os dois grandes tipos de Cetáceos, distinguem-se pelo facto dos Odontocetos terem dentes e os Misticetos terem barbas. Estes costumam realizar migrações nos períodos de alimentação e reprodução da espécie, na época do verão nos pólos, para se alimentarem, e na época do Verão dos trópicos, para copularem e se reproduzirem. O maior Misticeto é a baleia-azul que pode atingir até 33m de comprimento. A classe dos Odontocetos é representada pelos Cetáceos que possuem dentes, como o cachalote, a orca e os golfinhos. Estes animais têm apenas uma dentição e podem ser encontrados tanto em mares como em rios (ex.: boto-cor-de-rosa). O cachalote é o maior Odontoceto e pode medir até 18m. A maioria dos grandes Cetáceos têm barbas em vez de dentes, e as suas grandes maxilas permitem-lhes apanhar de uma só vez milhares de crustáceos e peixes.
Todos os Cetáceos apresentam uma ou duas aberturas no topo da cabeça, os espiráculos que são as aberturas exteriores do sistema respiratório semelhantes às nossas narinas. Nos Cetáceos com barbas há dois espiráculos, mas os Odontocetos apresentam apenas um orifício respiratório. Os espiráculos estão situados geralmente no alto da cabeça, no entanto a forma exacta e a localização variam consoante a espécie. Quando mergulham, músculos poderosos fecham os espiráculos evitando assim a entrada de água.
Os olhos são laterais, estando numa posição posterior e imediatamente acima da linha da boca. As terminações auditivas encontram-se uns centímetros atrás e abaixo de cada olho. A vida no mar levou-os a perderem o ouvido externo. Actualmente o ouvido dos Cetáceos não é mais do que um pequeno orifício na pele.
A maioria dos Cetáceos diferencia-se pelo seu tamanho, pelas suas cores e desenhos corporais, que no entanto, podem variar entre animais da mesma espécie. Por vezes o macho e a fêmea são diferentes na sua coloração, podendo também mudar de cor à medida que envelhecem.
Ao contrário dos mamíferos terrestres, os Cetáceos não possuem espessos mantos de pelo para os proteger da temperatura exterior, por isso estão revestidos por uma gordura isoladora, conhecida como camada adiposa, que em determinadas espécies pode chegar aos 50 cm.