Balinaların evriminin, Hindistan alt kıtasında 50 milyon yıl önce çift toynaklılardan başladığı ve en az 15 milyon yıllık bir süre boyunca ilerleyip günümüz dişli ve dişsiz balina gruplarını oluşturduğu düşünülmektedir. Balinalar, çift toynaklılar takımına ait, tamamen suda yaşayan deniz memelileridir ve yaklaşık 50-55 milyon yıl önce diğer çift toynaklılardan kopmuşlardır. Birçok analiz, balinaların Eosen veya daha öncesinde evrimleştikleri ve su aygırları ile nispeten yakın – diğer çift toynaklılara göre – bir ortak ataya sahip olmaları gerektiğini göstermiştir. Memeli olarak, hava solumak için yüzeye çıkarlar; yüzgeçlerinde 5 parmak kemiği vardır; yavrularını emzirirler. Tamamen suda yaşamalarına rağmen, karasal atalarından gelen birçok iskelet özelliğini korumuşlardır. 1970'lerin sonlarında Pakistan'da yapılan araştırmalar, deniz memelilerinin karadan denize geçişindeki çeşitli aşamaları ortaya çıkardı.
Pakicetus, Erken Eosen'de Pakistan yakınlarında yaşamış, ilkel bir ikiyaşamlı cetacean cinsidir. Yaklaşık olarak kurt büyüklüğünde bir çift toynaklıydı. Muhtemelen suda veya yakınında yaşayan hayvanlarla, balıklarla ve böceklerle besleniyordu. Paleontologların büyük çoğunluğu, onu kara memelileri ile balinalar arasında bir geçiş türünü temsil eden en bazal balina olarak tanımlar.
Archaeoceti veya arkaik balinalar, Erken Eosen ila Geç Oligosen dönemleri arasında yaşamış, parafiletik bir ilkel balina kladıdır. En erken balina radyasyonunu temsil eden bu balinalar, balina evrimindeki ilk ikiyaşamlı (amfibi) aşamaları içerir; bu nedenle Archeoceti, çağdaş balina grupları olan Mysticeti ve Odontoceti'nin de atalarıdır. Bu ilk evrimsel radyasyon, Hindistan ve Asya'yı ayıran sığ sularda meydana geldi (Eosen); su yaşamına iyi uyarlanmış türlerin çeşitlenmesi ve çağdaş balinaların en erken örneklerinin görülmeye başlanması ise Oligosen'e dayanır.
Protocetus atavus, Orta Eosen'de Mısır'da yaşamış bir ilkel balina türüdür. Protocetus, ilk keşfedilen protocetiddi. Fosilleri Mısır, Kahire yakınlarında Orta Lütesiyen tetis denizinde, kireç taşında bulunan bir kafatasına ve bir dizi ilişkili omur ve kaburgaya dayanmaktadır.
Remingtonocetidae, Orta Eosen'de Hindistan ve Pakistan'da yaşamış bir arkaik balina familyasıdır. Remingtonocetidae'nin en eski temsilcileri, Ambulocetus ile aynı fosil bölgelerinde bulunur, ancak en büyük remingtonocetid çeşitliliği, 48 ila 41 milyon yıl önce Hindistan ve Pakistan'daki daha genç kayalardan bilinmektedir. Toplamda, kafatası uzunluğunun yaklaşık üçte ikisini oluşturan uzun bir burun ile karakterize edilen 6 remingtonocetid cinsi vardır.
Kutchicetus, Orta Eosen'de Batı Hindistan'da yaşamış bir arkaik balina cinsidir.
Protocetidae, Orta Eosen'de yaşamış arkaik balinaları içeren bir erken balina familyasıdır. Familyaya ait canlıların fosilleri, Güney Asya, Afrika ve Amerika Birleşik Devletleri'nin Güneydoğu eyaletlerinde bulunmuştur.
Entelodontlar, batı bölgelerinde doğudan daha yaygın olmalarına ve geç Eosen'den erken Miyosen dönemlerine Avrasya'da daha yaygın olmalarına rağmen, Kuzey Amerika ormanlarında ve ovalarında yaşamış, domuz benzeri hepçil çift toynaklı ailesidir.
Raoellidae,, Whippomorpha kladından soyu tükenmiş bir yarısucul çift toynaklı familyasıdır. Raoellidlerin fosilleri, Güne ve Güneydoğu Asya'nın Eosen tabakalarında bulunur.
Remingtonocetus, Eosen döneminde antik Tethys Okyanusu kıyı şeridine endemik olan Remingtonocetidae familyasının erken tatlı su memelilerinin soyu tükenmiş bir cinsidir. Adını doğa bilimci Remington Kellogg'dan almıştır.
Basilosaurus, küçük arka ayaklara sahip bir Orta Eosen arkaik balinasıdır. Modern balinalarınki gibi küçük pelvis, omur sütununa olan bağlantısını kaybetmiştir. Ön ayakları da küçüktür ve sadece dalgalı yüzmenin kontrolünde işlev görebilirdi. Bu yüzden, Basilosaurus, bir balina kuyruğuna sahip olmalıdır ve kendisi ile birlikte modern deniz memelilerinin hareket tarzı nihayet evrimleşmişti. Basilosaurus fosilleri; ABD, Fas, Pakistan, Ürdün, Tunus ve Mısır'da bulundu.
Llanocetus, Antarktika ve Bangladeş'in Geç Eosen döneminden soyu tükenmiş dişsiz balinaların bir cinsidir. Tip türü, Llanocetus denticrinatus, yavru numunenin tahmini 8 m (26 ft) uzunluğa ulaşmasıyla devasa oranlara ulaştı; sadece üç izole küçük azı dişinden bilinen ikinci, isimsiz bir tür, 12 m'ye (39 ft) kadar tahmini toplam vücut uzunluğunda idi. Llanocetus'un, çağdaş dissiz balinalar gibi çenesinde çubuk yoktu. Muhtemelen modern gagalı ve cüce balinalar gibi bir emme besleyiciydi.
Himalayacetus, Erken Eosen döneminde kuzey Hindistan'da yaşamış, bilinen en eski balina cinsi. Subathu Oluşumu'nda bulunan kalıntıları 53.5 milyon yıl öncesine tarihlendi. Bu kalıntılar tek ve tip türü olan Himalayacetus subathuensis'e atandı.
Aegyptocetus, Eosen döneminde Mısır'da yaşamış protocetid balina cinsi. Cinsin kalıntıları yalnızca 2011'de tanımlanan Aegyptocetus tarfa tip türüne atananlar ile sınırlıdır.
Supayacetus, orta Eosen döneminde Peru'da yaşamış basilosaurid balina cinsi. Cinse ait tek tür 2011'de tanımlanan Supayacetus muizoni tip türüdür.
Basilosauridae, soyu tükenmiş deniz memelilerinin parafiletik bir familyasıdır. Orta ila geç Eosen döneminde yaşadılar ve Antarktika dahil tüm kıtalardan biliniyorlar. Muhtemelen ilk tamamen suda yaşayan balinalardı.
Rodhocetus, Pakistan'ın Lütesiyen'inden bilinen soyu tükenmiş bir protocetid erken balina cinsidir. En iyi bilinen protocetid olan Rodhocetus, muhtemelen perdeli uzun elleri ve ayakları olan kısa uzuvları ve kısmen kaynaşmış dört sakral omurla hareketsiz bir sakrumu olan bir Eosen balinasının tam bir görüntüsünü veren iki kısmi iskeletten bilinmektedir. Kara memelisi özelliklerine sahip olan ve böylece karadan denize evrimsel geçişi gösteren soyu tükenmiş birkaç balina türünden biridir.
Indocetus, Hindistan'ın Kutch kentindeki orta Eosen'den bilinen bir protocetid erken balinadır.
Nalacetus, Lütesiyen'de Kuzey Pakistan'da yaşamış arkaik balina cinsi.
Georgiacetus, Orta Eosen döneminde Kuzey Amerika'da yaşamış, protocetid arkaik balina cinsi. Kalıntıları, Georgia ve Güney Karolina'nın Lütesiyen çökeltilerinde bulunmuştur. Tip ve tek türü olan Georgiacetus vogtlensis, 1998'de Hulbert ve meslektaşları tarafından üç farklı örnekle tanımlanmıştır.
