1. Wczesne walenie:
We wczesnym trzeciorzędzie, znanym jako epoka paleocenu i eocenu, walenie przekształciły się ze ssaków lądowych w stworzenia w pełni wodne. Archaeoceti, uważane za najwcześniejsze wieloryby, nadal zachowały tylne kończyny, ale przystosowały się już do morskiego trybu życia. Niektóre godne uwagi przykłady obejmują Pakicetus, Ambulocetus i Basilosaurus.
2. Wieloryby fiszbinowe (Mysticeti):
Epoka miocenu (23–5 milionów lat temu) była świadkiem pojawienia się wielorybów fiszbinowych, czyli mistykowców. Te wieloryby, charakteryzujące się obecnością płytek fiszbinowych zamiast zębów, dobrze się rozwijały w różnych środowiskach oceanicznych. Niektóre dobrze znane mistycyzmy z okresu trzeciorzędu to Balaenoptera (płetwal błękitny, finwal), Eschrichtius (wieloryb szary) i Megaptera (humbak).
3. Zębate wieloryby (Odontoceti):
W okresie trzeciorzędu zróżnicowano także wieloryby zębowe lub odontocetes, do których zaliczają się delfiny, morświny i kaszaloty. Do polowania i poruszania się po rozległych oceanach te wieloryby polegały na echolokacji i wyspecjalizowanych zębach. Godne uwagi przykłady z tego okresu obejmują Kentriodon, Xenorophus i Squalodon.
4. Rozkład geograficzny:
W okresie trzeciorzędu wieloryby zamieszkiwały różnorodne obszary geograficzne, w tym Morze Tetydy, Ocean Spokojny i płytkie morza pokrywające część współczesnej Europy, Azji i Ameryki Północnej. Na ich rozmieszczenie miały wpływ takie czynniki, jak dostępność pożywienia, warunki klimatyczne i konkurencja ze strony innych drapieżników morskich.
Podsumowując, w okresie trzeciorzędu wieloryby przeszły znaczące przemiany ewolucyjne, różnicując się w różne grupy, takie jak fiszbinowce i zębowce. Zamieszkiwały zróżnicowane środowiska oceaniczne i odgrywały kluczową rolę w ekosystemach morskich swoich czasów.