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.
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.
Ambulocetus, Erken Eosen'de Kuzey Pakistan'da yaşamış bir arkaik balina cinsi. Cins, 1994 yılında tanımlanan, kalıntıları yaklaşık 47.5 milyon yıllık olan Ambulocetus natans tip türü ile bilinir. Ambulocetus, Pakicetus ve Himalayacetus'dan sonra, bilinen en eski balinalardandır.
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.
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.
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.
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.
Gandakasia, Eosen döneminde Pakistan'da yaşamış ambulocetid balina cinsi. Muhtemelen avını nehirlerin veya akarsuların yakınında yakalamıştır.
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.
Maiacetus, Eosen döneminde Pakistan'da (Beluçistan) yaşamış arkaik balina cinsi. Bilinen en eski protocetid olan Maiacetus, dört belirgin ayağa sahipti ve karada doğuruyordu.
Dorudon, Orta Eosen (Bartoniyen) ila Geç Eosen (Priaboniyen) dönemleri arasında yaşamış ilkel bir arkaik balina cinsi. Fosilleri Mısır'da Fayum vahasının yakınında, Tunus'ta ve Güney Carolina'da bulundu. Dorudon, batı Atlantik'te ve Tetis Okyanusu'nda yaşadı. Cinse ait iki geçerli tür vardır: Kuzey Afrika'dan D. atrox ve Güney Carolina'dan D. serratus. Tanımlanan diğer tüm türler bunlarla eş anlamlıdır.
Peregocetus, Orta Eosen döneminde şimdiki Peru'da yaşamış bir erken balina cinsidir. 2011 yılında Playa Media Luna'daki Pisco Havzası'ndaki Yumaque Formasyonu'nda Belçika, Peru, Fransa, İtalya ve Hollanda'dan üyelerden oluşan bir ekip tarafından fosili ortaya çıkarılmıştı. Kurtarılan parçalar arasında çene, ön ve arka bacaklar, omurga parçaları ve kuyruk bulunur. Belçika Kraliyet Doğa Bilimleri Enstitüsü'nden bir bilim insanı ve çalışmanın baş yazarı olan Olivier Lambert, Peregocetus'un balinaların evrimi ve yayılmaları hakkında "önemli bir [bilgi] boşluğunu doldurduğunu" belirtti.
Indocetus, Hindistan'ın Kutch kentindeki orta Eosen'den bilinen bir protocetid erken balinadır.
Makaracetus, Lütesiyen'de Pakistan'da (Belucistan) yaşamış protocetid balina cinsi.
Babiacetus, Lütesiyen'de Pakistan ve Hindistan'da yaşamış protocetid 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.
