鯨是魚類還是哺乳動物的答案是：哺乳動物
鯨類的形體構造和生活習性明顯異於任何哺乳類，故長期單列為一目。其祖先和演化史一度存有爭議，但隨着相關研究不斷進展，現已充分證實鯨類由5000萬年前的陸生偶蹄目入水後演化而成。DNA測序顯示鯨類與河馬互為姐妹羣，二者構成的分支又與反芻亞目互為姐妹羣。為避免偶蹄目成為並系羣（即缺少部分演化支），現行分類將鯨目歸入偶蹄目，降級為 鯨下目。
為適應水下環境，鯨類的前肢進化為鰭，後肢退化，並生出水平的尾鰭。鼻孔移生至頭頂，須每隔一段時間將鼻孔露出水面置換氧氣。無耳廓，但聽力極佳。鯨類的兩大支系——鬚鯨和齒鯨，在3400萬年前分化。鬚鯨現存約15種，口內無齒，上頜有簾幕般的角質鯨鬚，濾食磷蝦、小魚等；普遍體型巨大，是世界上最大的一類動物。齒鯨現存約75種，口中多有利齒，捕食魚類、頭足類等；總體上體型較鬚鯨小，且不同種類間差距較大；擁有發達的聲吶系統，活動時主要依靠回聲定位功能；部分種類智商極高，甚至具備複雜的情感。
分子系統學研究表明，鯨目起源於偶蹄目，與河馬為姐妹羣，因此未包含鯨類的偶蹄目是並系羣（即部分演化支被歸入其他類羣）。現行分類多將偶蹄目和鯨目合併為單系的 鯨偶蹄目（Cetartiodactyla） ，但一般仍使用偶蹄目的稱法。
鯨與河馬的最近共同祖先，是 6000 萬年前由反芻動物分化出的半水生雜食動物，其中一支在 5400 萬年前的始新世從南亞等地入水生活，逐漸演化為完全水生的鯨類，並擴散至全球各大海域，部分種類還進入內陸河流及湖泊。在物種進化史上，一切脊椎動物均由 3 億年前海洋中的魚類演化而來，鯨類祖先在離開海洋 2.5 億年後重返海洋，被稱作“二次入水”，是進化史上一次罕見的重大轉折事件。
鯨類在生理及結構上都發生了顯著的改變以適應水中生活，例如具有增厚的皮下脂肪層（鯨油），長時間潛水及回聲定位的能力，同時具有強大的肌肉系統支持水中運動等。
最早出現的鯨類為原鯨科（Protocetidae），生活在 5000 萬年前，化石分佈在亞洲、非洲及北美。科學家對於在現今巴基斯坦發現的巴基鯨（Pakicetus）瞭解較多，這個生活在約 5300 萬年前的生物化石，頭部鼻孔已移向後方，具有狹長腦室，且仍具有後肢。
較先進的古鯨，是曾經被認定為爬行動物的械齒鯨科（Basilosauridae），該科大約存活在 3800－4500 萬年前，類似的化石也廣泛的在新西蘭甚至南極被發現。這顯示古鯨在 4000 萬年前便已擴散到南半球。
較先進的古鯨中另一分支，是至少包含有 6 種動物的硬齒鯨亞科（Dorudontinae），它們有較窄小的上顎，可能為濾食性；或是像現生大多齒鯨般，能藉此構造迅速夾住魚、烏賊及鳥。
經歷漫長的演化過程後，古鯨的各個支系在漸新世逐漸滅絕，僅有兩個分支繁衍至今，即鬚鯨（Mysticeti）和齒鯨（Odontoceti）。
