Před 60 miliony let žila na Zemi neobvyklá zvířata – mezonychie. Byli to kopytníci, ale ne býložravci, ale masožravci. Navenek vypadali jako vlci nebo psi s velkými protáhlými hlavami a velkými tesáky.
Jejich zuby měly neobvyklý kuželovitý tvar, podobný zubům kytovců. Proto se poměrně dlouho věřilo, že mesonychiani byli předky kytovců. Předpokládalo se, že mesonyciáni, kteří žili v blízkosti moře, jedí ryby a další mořské živočichy a že postupem času začali trávit stále více času ve vodě. Postupně se tvar jejich těla začal měnit, stávalo se více a více aerodynamickým, vyvinuli se u nich silné ocasy; přední končetiny byly přeměněny na ploutve a zadní končetiny zmizely.
Když se však vědcům dostaly k dispozici metody molekulárně genetického výzkumu, ukázalo se, že nejbližšími příbuznými kytovců na souši jsou hroši!
Nejstarším známým předkem velryb je Pakicetus. Pakicetus žil asi před 48 miliony let na území moderního Pákistánu. Vypadali jako psi, ale měli tenké nohy s drobnými kopýtky na špičkách. Žili v blízkosti vodních ploch a ve svém životním stylu byli obojživelníky jako moderní tuleni.
Struktura kostry Pakicetus ukazuje, že velryby nejsou přímými potomky mezonychid. Nejprve se artiodaktylové oddělili od předků společných pro mezonychidy a teprve poté se od artiodaktylů oddělili předkové velryb a přešli na vodní životní styl. To znamená, že předchůdci velryb byli ranými formami artiodaktylů, které si zachovaly některé mezonychidní rysy (například kuželovitý tvar zubů), které ztratili moderní artiodaktylové.
Pozdější předchůdci velryb:
Ambulocetus byl svým vzhledem něco mezi delfínem a krokodýlem. Délka Ambulocetus je 3 metry, hmotnost je 300 kg. Zadní nohy tohoto zvířete jsou vhodnější pro plavání než pro pohyb po souši. Předpokládá se, že Ambulocetus lovil jako moderní krokodýli: číhali na ryby a zvířata, která se přišla napít.
Rodhocetus balochistanensis
Rhodocetus je lépe přizpůsoben vodě než ambulocetus. Jeho zadní končetiny jsou již připraveny proměnit se v mocnou ploutev.
Rodocetus se vyskytoval v mělkých mořích a svým životním stylem se podobal tuleňům. Rodocetus měl pravděpodobně mezi prsty pavučinu a na koncích prstů měl stále kopyta!
Rodocetus se možná mohl jen plazit na pevninu jako moderní tuleni nebo lachtani, ale pohyboval se po zemi stejně neobratně jako oni.
Nosní otvory Rhodocetus byly posunuty dopředu, což byl první krok směrem k nozdrám moderních kytovců, kteří mají nosní dírky umístěné v horní části čenichu.
Basilosaurus byl zpočátku mylně považován za dinosaura, odtud pochází název „plazí“. Basilosauři žili v eocénu, před 45-36 miliony let.
Zeugolodoni byli již zcela vodní živočichové. Nikdy nevystoupili na břeh. Ještě měli zadní končetiny, ale nebyly delší než půl metru. Takové nohy nemohly pomoci při plavání. Možná to byly zbytkové údy.
Zeugolodoni byli predátoři. Lovili téměř všechny obyvatele vodního světa, dokonce i menší velryby, například dorudony (viz níže). Neměli přirozené nepřátele.
Dorudon žil ve stejné době jako Basilosaurus – v eocénu, před 40 až 36 miliony let. Byli asi 5 m dlouzí a zjevně to byli predátoři – živili se malými rybami a měkkýši. Dorudon žil v teplých mořích po celém světě, zkamenělé pozůstatky byly nalezeny jak v Severní Americe, tak v Egyptě. Dorudonovo rameno bylo stále pohyblivé a předloktí a ruka tvořily ploutev. Právě v Dorudonu došlo ke konečnému formování ocasu charakteristického pro velryby.
Má se za to, že svým způsobem pohybu připomínali delfíny, ale neměli tak složitý systém sociálních vztahů a byli to převážně osamělá zvířata.
Dorudonovo tělo mělo podobný tvar jako delfíni. Ti ale stejně jako bazilosauři neměli v mozku tukový polštář – speciální orgán, který moderním zubatým velrybám dává schopnost generovat ultrazvuk a využívat echolokaci.
Zdá se, že echolokace se poprvé objevila u zubatých velryb druhu Squalodon, kteří žili asi před 33–14 miliony let.
