Det grundlæggende tema for hvaludvikling er udviklingen af store dyr fra meget mindre forfædre, og intetsteds er dette mere tydeligt end i tilfælde af sæsoner med mange ton og gråhval, hvis ultimative forfædre var små, forhistoriske pattedyr med hundestørrelse, der forfalsede flodbede i Centralasien 50 millioner år siden. Måske mere spændende er hvaler også en casestudie i gradvis udvikling af pattedyr fra fuldt jordbundet til fuldt marine livsstil, med tilsvarende tilpasninger (langstrakte kroppe, spindelfødder, blæsehuller osv.) med forskellige nøgleintervaller undervejs.
Indtil begyndelsen af det 21. århundrede var hvaleres ultimative oprindelse indhyllet i mysterium med knappe rester af tidlige arter. Det hele ændrede sig med opdagelsen af en kæmpe fossil i Centralasien (nærmere bestemt landet Pakistan), hvoraf nogle stadig analyseres og beskrives. Disse fossiler, der stammer fra kun 15 til 20 millioner år efter dinosaurernes død for 65 millioner år siden, beviser, at ultimative forfædre til hvaler var nært beslægtet med artiodactyls, de jævne, hævede pattedyr repræsenteret i dag af svin og får.
De første hvaler
På de fleste måder, Pakicetus (Græsk for "Pakistanhval") kunne ikke skelnes fra andre små pattedyr fra det tidlige Eocene epoke: cirka 50 pund eller deromkring med lange, hundelignende ben, en lang hale og en smal snude. Men af afgørende betydning stemmer anatomien hos dette pattedyrs indre ører tæt sammen med moderne hvaler, det vigtigste "diagnostiske" træk, der sætter Pakicetus i roden til hvaludvikling. En af Pakicetus 'nærmeste slægtninge var Indohyus ("indisk svin"), en gammel artiodactyl med nogle spændende marine tilpasninger, såsom en tyk, flodhest-lignende hud.
Ambulocetus, også kaldet "vandrehvalen", blomstrede et par millioner år efter Pakicetus og viste allerede nogle tydelige hvallignende egenskaber. Der henviser til, at Pakicetus førte en for det meste landlig livsstil, som lejlighedsvis dyppede i søer eller floder for at finde mad, Ambulocetus havde en lang, slank, oterlignende krop, med spredede, polstrede fødder og en smal, krokodille-lignende snude. Ambulocetus var meget større end Pakicetus og tilbragte sandsynligvis en betydelig mængde tid i vandet.
Opkaldt efter den region i Pakistan, hvor dens knogler blev opdaget, Rodhocetus viser endnu mere slående tilpasninger til en akvatisk livsstil. Det her forhistorisk hval var virkelig amfibisk, kravlede kun op på tørt land for at fodre til mad og (muligvis) føde. I evolutionære vendinger var Rodhocetus mest fortællende træk strukturen af hoftebenene, som ikke var smeltet sammen med rygraden og dermed gav den større fleksibilitet, når man svømmer.
De næste hvaler
Resterne af Rodhocetus og dens forgængere findes mest i Centralasien, men den større forhistoriske hvaler fra den sene eocenepoke (som var i stand til at svømme hurtigere og længere) er blevet fundet i mere forskellige placeringer. Den vildledende navngivne Protocetus (det var ikke rigtig den "første hval") havde en lang, sællignende krop, kraftfulde ben til fremdrift af sig selv gennem vandet og næseborene, der allerede var begyndt at migrere halvvejs op på panden, en udvikling, der skygger for moderne moderne blæsehuller hvaler.
Protocetus delte et vigtigt kendetegn med to groft moderne forhistoriske hvaler, Maiacetus og Zygorhiza. De forreste lemmer af Zygorhiza var hængslet ved albuerne, en stærk ledetråd, som den kravlede på land for at føde, og et eksemplar af Maiacetus (der betyder "god moderhval") er fundet med et fossiliseret embryo inden i, placeret i fødselskanalen til jordbunden levering. Det er klart, at de forhistoriske hvaler fra Eocen-epoken havde meget til fælles med moderne kæmpeskildpadder!
De kæmpe forhistoriske hvaler
For omkring 35 millioner år siden havde nogle forhistoriske hvaler opnået gigantiske størrelser, større end end moderne blå eller sædhvaler. Den største slægt, der endnu er kendt, er Basilosaurus, hvis knogler (opdaget i midten af det 19. århundrede) en gang blev antaget at tilhøre en dinosaur, deraf dens vildledende navn, der betyder "konings firben." På trods af sin 100-tonstørrelse havde Basilosaurus en relativt lille hjerne og brugte ikke ekkolokation når svømning. Endnu vigtigere set fra et evolutionært perspektiv førte Basilosaurus en fuldt akvatisk livsstil, fødsel samt svømning og fodring i havet.
Samtidige af Basilosaurus var meget mindre bange, måske fordi der kun var plads til et kæmpe pattedyr-rovdyr i den undersøiske fødekæde. Dorudon engang blev antaget at være en baby-basilosaurus; først senere blev det klar over, at denne lille hval (kun ca. 16 meter lang og et halvt ton) fortjente sin egen slægt. Og den meget senere Aetiocetus (som levede for ca. 25 millioner år siden), skønt den kun vejer et par tons, viser den første primitive tilpasning til planktonfodring; små plader med balen langs dens almindelige tænder.
Ingen diskussion af forhistoriske hvaler ville være fuldstændig uden at nævne en temmelig ny slægt, den passende navngivne Leviathan, der blev annonceret til verden i sommeren 2010. Denne 50 fod lange sædhval vejede "kun" ca. 25 tons, men den ser ud til at have byttet på sine medhvaler sammen med forhistorisk fisk og blæksprutter, og det er muligvis blevet byttet på af den største forhistorisk haj af tid, Basilosaurus-størrelse Megalodon.