I tertiærtiden (65 til 2,6 millioner år siden) utviklet hvaler seg fra landpattedyr til mangfoldige akvatiske former. Tidlige hvaler som Pakicetus og Basilosaurus dukket opp, etterfulgt av barthevaler og tennhvaler. De bebo hav over hele verden, inkludert Tethyshavet og farvannene rundt dagens Europa, Asia og Nord-Amerika.