Wieloryby wyewoluowały z naziemnych parzystokopytnych, grupy kopytnych ssaków, do których należą hipopotamy i jeleń. Ich linia odseparowała się na odrębne gałęzie dziesiątki milionów lat temu.
Oznacza to, że w odległej przeszłości przodkowie wielorybów chodzili po lądzie. Jednak nowoczesne wieloryby są wysoce przystosowane do życia wodnego i nie są zdolne do poruszania się po lądzie.