Squelettes relatant l'évolution du dauphin
Appartenant à la famille des delphinidés, les dauphins sont des cétacés, mammifères qui, au cours de leur évolution, se sont adaptés à la vie dans l'eau, perdant leur faculté de se déplacer sur terre. Leurs ancêtres sont ainsi des mammifères terrestres, proches des artiodactyles (mammifères à sabots, ongulés, à nombre pair de doigts). On situe leur apparition à l'ère de l'éocène, il y a environ 50 millions d'années.
C'est au début des années 1980, en bordure de l'Himalaya, à la frontière pakistanaise, qu'est découvert le premier fossile connus de ces mammifères, nommé Pakicetus (famille des pakicétidés). Les études portant sur ses ossements ont montré qu'il s'agissait d'un animal quadrupède, de la taille d'un chien, carnivore ou charognard. À partir des pakicétidés (qui se seraient éteints il y a quelque 30 millions d'années), la lignée conduisant aux cétacés va progressivement s'adapter à la vie dans l'eau, amphibie d'abord, puis totalement aquatique.
L'écholocation serait apparue avec le Squalodon (famille des squalodontidés), un odontocète (cétacé à dents) ayant vécu il y a 33 à 14 millions d'années (à cheval sur l'oligocène et le miocène).
Des fossiles, découverts en Italie et dans la vallée du Rhin, ont permis de reconstituer le Squalodon type : les membres antérieurs ont été remplacés par des nageoires, les narines ont migré sur le sommet de la tête, la mâchoire est pourvue d'un grand nombre de dents et le corps, fusiforme, mesure environ trois mètres de long. Il semble que son régime alimentaire et sa biologie aient été très proches de ceux de l'orque actuel, étroitement apparenté au dauphin. Les squalodontes sont-ils les ancêtres directs des delphinidés ? La question n'est pas tranchée. On sait en revanche qu'au cours du miocène (- 24 à - 5,5 millions d'années), les odontocètes sont déjà bien diversifiés.