早中新世时期加利褔亚中新海豚Miodelphis californicus的头骨有着土库海豚属Sotalia , 原海豚属 Stenella, 宽吻海豚属 Tursiops及矮海豚属Cephalorhynchus的特征 , 加利褔亚中新海豚Miodelphis californicus有着真海豚科属种特征但牠和真海豚科最早的化石记录存有很大的空隙 , 和真海豚科的关系尚存有欵问。

Graamocetus

Sinanodelphis

肯氏海豚科被认为是和亚加海豚科Albeirodontidae , 鼠海豚科Phocoenidae,一角鲸科Monodontidae及真海豚科Delphininae的起源有关。亚加海豚科Albeirodontidae形态类似鼠海豚科 ,仅只有亚加海豚属Albireo , 一共有二至三种?包括晚中新世墨西哥的威士拿亚加海豚Albireo whistleri ,晚中新世至早上新世加利褔亚的萨氏亚加海豚Albireo savagei及晚中新世日本的亚加海豚属未定种Albireo sp ,牠们生活于气候和暖的北太平洋东部 , Barnes根据亚加海豚属Albireo的头部 ,颅底穴及耳外骨不同之处质疑亚加海豚科Albeirodontidae和鼠海豚科Phocoenidae的关系密切性并显示牠们和鼠海豚科,真海豚科及一角鲸科起源无关。 Barnes认为亚加海豚科Albeirodontidae应是源于肯氏海豚科 ,Muizon也把亚加海豚科Albeirodontidae视作为鼠海豚科Phocoenidae的姐妹群。

一角鲸科Monodontidae最早化石记录要追遡至1200万年前至1100万年前 , 一共有三属包括白鲸属Delphinapterus , 一角鲸属Monodon及已灭绝的Denebola 。Denebola brachycephala是最古老的一角鲸科成员, 它的化石被发现于墨西哥下加利褔亚晚中新世地层 , 化石是属于700万年前至500万年前。已灭绝的白鲸属种包括中新世加利褔利亚的Delphinapterus orcina , 中新世马里兰州的Delphinapterus tyranncs , 中新世新泽西州的Delphinapterus lacertosus(被认为是疑问学名) , 早上新世比利时及英国的Delphinapterus brocchii 及更新世的佛蒙特白鲸Delphinapterus vermontana , 这些史前白鲸属种大多仅只有腰椎 , 牙齿及耳外骨化石发现。现存的白鲸Delphinapterus leucas于英国上新世地层已留下化石记录。至于一角鲸属Monodon最早的化石记录来自北卡罗莱纳州早上新世地层但是该化石没被定种 , 现存的一角鲸Monodon monoceros于英国上新世地层已留下化石记录。从已灭绝的一角鲸科属种可看出牠们最初出现于东太平洋的温带及亚热带地域。Barnes及其它学者认为分布于澳洲至印度尼西亚的伊河海豚属Orcaella也是划归一角鲸科 , 不过Muizon及Heyning最终把伊河海豚属Orcaella划作真海豚科。

佛蒙特白鲸Delphinapterus vermontana ,

一角鲸化石

已知最古老的真海豚科化石记录来自晚中新世(约1200万年前至1000万年前)的南加利褔亚 ,从最古老的真海豚科成员化石来看 ,牠应该是源于肯氏海豚科 , 可惜的是最古老的真海豚科化石的学名不详。真海豚科于晚中新世的化石记录一直相当罕有 ,俄罗斯发现的Anacharsis orbis (Sarmatian期) 没多少资料可言。
上新世的北意大利成了真海豚科的大杂会 , 当地发现了许多真海豚科的头骨 , 牙齿及耳骨等化石 , 这些真海豚科成员包括原海豚属Stenella , 宽吻海豚属 Tursiops , 逆戟鲸属Orcinus ,半全豚属Hemisyntrachelus及雅士达海豚属Astadelphis 。于南极上新世地层也发现了南方海豚Australodelphismirus , 南方海豚Australodelphis mirus全长约2.1至2.65米 ,是一种无齿的真海豚科属种。它的食物对像被认为和喙鲸科的相似 , 以抽吸的方式捕捉头足类 ,因为颌骨几乎完全缺失牙齿所以被认为是丧失了抓紧猎物的能力 , 南方海豚Australodelphismirus被认为是以快速的抽吸方式进食头足类。南方海豚Australodelphis mirus的颞窝及颞肌并不大 ,吻突的骨质上腭顶部和喙鲸科的相似 , 因此进食方式也被认为和喙鲸科的相似 , 不过它却是生活于浅海的真海豚科成员 ,至于南方海豚Australodelphis mirus的灭绝被认为和气候急遽改变有关 。
南方海豚Australodelphis miru

半全豚属Hemisyntrachelus及雅士达海豚属Astadelphis

于北卡罗莱纳州的早上新世约克组发现了伪虎鲸属未定种 Pseudorca sp的头骨化石 ,现存的伪虎鲸于英国上新世地层及南卡罗莱纳州更新世地层也有化石记录 ,其它已灭绝的伪虎鲸属种包括上新世至更新世日本的横山伪虎鲸PseudorcaYokoyamai及晚上新世至早更新世台湾的苑里伪虎鲸Pseudorca yuanliensis。
南卡罗莱纳州更新世地层发现的现生伪虎鲸化石

横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai生存于上新世至更新世时期的日本,有二颗分离的牙齿化石 , 分别是属于左上颌骨或者是右下颌骨分支中最后的及倒数的第二颗牙齿 , 也发现有右下颌骨分支化石节片 , 并长有七颗牙齿 , 其中四块保存的不完整 , 化石收藏于上野东京帝国博物馆。横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai牙齿向后弯曲 , 有圆锥形的齿冠且尖锐突出 , 珐琅质表面平滑。 牙根呈近圆柱形的 , 这点和现存的虎鲸大不相同。横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai有较结实的齿槽 , 齿根前后边缘平坦及有非常细小的凹陷 , 这特征于现存的虎鲸也不明显 , 齿根被非常薄的白垩质所覆盖 , 有非常细小的齿髓。颌骨联合部分长有七颗牙齿 , 颌骨联合部分的化石节片前该是存有三至四颗或以上的牙齿 。横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai颌骨后部至联合的牙齿数目和现存的伪虎鲸的不同 , 横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai颌骨后部至联合部分那段一共有七颗牙齿而非只有六颗 , 牙齿横载面也较伪虎鲸的细小,横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai颌骨及牙齿都要较现存的领航鲸属种来得结实 , 横山伪虎鲸Pseudorca Yokoyamai介乎于伪虎鲸及领航鲸属之间。最后说一下,在台湾苗栗苑里山区挖掘到较现存伪虎鲸要大的晚上新世至更新世伪虎鲸属头骨---苑里伪虎鲸Pseudorca yuanliensis,上新世的北美加利褔亚及新西兰也有伪虎鲸属未定种(Pseudorca sp)的化石 。

意大利的伪虎鲸屬化石，上新世

晚上新世至早更新世的伪虎鲸相似属(cf. Pseudorca)和现存的伪虎鲸的头骨

苑裡偽虎鯨（Pseudorca yuanliensis）