鯨本身的定義是模糊的。鯨目動物可以包括所有的鯨目動物，以及特定科的鯨目動物。鯨目動物也包括所有的海豚。鯨目動物主要分為兩個亞目:須鯨和齒鯨。須鯨的種類較少，但它們體型巨大。目前已知最小的物種有6米多長，世界上最大的動物藍鯨也屬於須鯨。但齒鯨的形態卻大相徑庭，最小的種類只有30cm左右，最大的抹香鯨有20多米長。鯨魚不是魚。鯨魚屬於哺乳動物。
從解剖學的角度來看，鯨目動物的許多特征都表現出對海洋生活的高度適應。然而，解剖學證據不足以回答許多關於鯨類起源的問題。但從生物化學和遺傳學的角度來看，鯨目動物與有蹄類動物關系密切，化石記錄(約5000萬年前)也支持鯨目動物由有蹄類動物進化而來。
鯨目動物的祖先可能是來自北美、歐洲和亞洲的陸棲有蹄類動物——中甲科。中爪動物的成員有的嬌小如家犬，有的高大如熊，但很多動物的進化過程都是從小到大的，所以鯨魚可能是由小的中爪動物進化而來的。據推測，這些中爪類動物，牙齒很少，生活在淺水區，在漫長的進化過程中，逐漸轉變為兩棲的生命形式，然後成為各種鯨魚和海豚。
最早的鯨類動物是古鯨類(原鯨科)。
原生海洋都出現在5000萬年前，化石分布在亞洲、非洲和北美。科學家對今天在巴基斯坦發現的古巴基斯坦鯨(也稱為巴基鯨)有了更多的了解。這種生活在5000-5300萬年前的生物化石，腦室狹長，至今仍有後肢。同時在印度巖層中發現的化石證據也表明，早期鯨目動物之間存在難以想象的高度生態差異。
更高級的鯨目動物是古龍科，它曾被認為是爬行動物。這個家族的動物生活在大約3800-4500萬年前。盡管它們是由美國地質學家在路易斯安那州首次發現的，但類似的化石在新西蘭甚至在南極洲都被廣泛發現。這壹發現表明，古生菌在4000萬年前就已經擴散到了南方海域。
更高級的古細菌的另壹個分支是Dorudontinae，它包含至少6種動物。它們有狹窄的上顎，可能是濾食性的。或者，像大多數齒鯨壹樣，它們可以通過這種結構快速捕捉魚類、魷魚和鳥類。
經過漫長的進化過程，古生菌在漸新世滅絕。然而，鯨目動物家族的另外兩個分支，神秘鯨類和齒鯨類，已經衍生了65，438+07個家族中的近65，438+000個物種。