Posição Filogenética
Devido à sua enorme especialização morfológica, identificar o grupo de mamíferos terrestres mais próximo dos cetáceos sempre foi bastante complicado. Actualmente, é consensual que o grupo de mamíferos mais próximo dos cetáceos sejam os Arctiodactyla, também chamados de ungulados de dedos pares (sendo exemplos a vaca, o camelo, o porco e o hipopótamo). Mais controverso é qual a posição exacta dos cetáceos em relação aos Arctiodactyla, existindo actualmente duas hipóteses concorrentes. A primeira defende que os cetáceos são o grupo irmão (i.e. o grupo com o qual partilha um ancestral comum mais recente) dos Arctiodactyla, e como tal constituem uma linhagem evolutiva independente. Uma segunda hipótese, defende que os cetáceos são o grupo irmão da família dos hipópotamos, sendo como tal, eles mesmo Arctiodactyla (Figura 1.). A segunda hipótese tem sido apoiada por diferentes estudos e tem sido claramente favorecida em relação à anterior, pelo que se tem vindo a adoptar o nome Cetarctiodactyla para se referir à linha evolutiva que inclui os Arctiodactyla e os Cetáceos.
Figura 1. Duas hipóteses para a posição filogenética dos Cetáceos. A) Os cetáceos partilham um ancestral comum mais recente com os Arctiodactyla (grupo irmão). B) Os cetáceos constituem uma linhagem dentro dos Arctiodactyla, tendo como grupo irmão a família dos hipopótamos (Hippotamidae).
Todos os membros extintos da ordem Cetacea são colocados na sub-ordem Archaeoceti, e representam um grupo informal que inclui tanto formas terrestres e anfíbias mais antigas, como formas totalmente aquáticas extintas. As famílias cujo conhecimento é mais completo permitem seguir a transição do meio terrestre para o meio marinho, incluíndo a família Pakicetidae, cujos membros são considerados sobretudo terrestres, Ambulocetidae, Remingtonocetidae e Protocetidae, que incluem formas que se tornam cada vez mais marinhas, até às famílias Dorudontidae e Basilosauridae, cujos membros são já considerados totalmente marinhos (Figura 2).