W okresie tercjarnym (65–2,6 mln lat temu) wieloryby ewoluowały z ssaków lądowych w różnorodne formy wodne. Pojawiły się wczesne cetaceumy jak Pakicetus i Basilosaurus, a później wieloryby pasiaste i zębate. Zamieszkiwały oceany na całym świecie, w tym Morze Tethys i wody wokół dzisiejszej Europy, Azji i Ameryki Północnej.