Trước kia, các nhà khoa học không thể lý giải tại sao một loài thú có vú như cá voi lại sống dưới biển. Đây là luận điểm để những người chống đối thuyết tiến hóa dựa vào. Về logic thì lý lẽ của 2 bên như sau:

Chống đối thuyết tiến hóa: Nếu không có tiến hóa, thì cá voi phải luôn tồn tại dưới hình dáng hiện tại, trong môi trường nước hiện tại và không hề có dấu hiệu gì ở bất cứ giai đoạn nào trong vòng đời dính líu gì đến thú trên cạn. Cá voi sẽ không có quan hệ gần với nhóm thú trên cạn nào, vì nó được tạo ra riêng biệt cho biển. Trong di tích hóa thạch cá voi sẽ xuất hiện thình lình, với một khoảng trống không thể lấp đầy: Không hề có dạng trung gian với những đặc điểm của cá voi VÀ thú trên cạn.

Ủng hộ thuyết tiến hóa: Nếu cá voi đã tiến hóa từ thú có vú sống trên cạn, thì ta sẽ tìm thấy trong gen và trong quá trình phát triển của cá voi những dấu tích của quá trình một loài vật trên cạn thay đổi để sống dưới nước. Phân tích di truyền hoặc/và giải phẫu, sinh lý sẽ cùng chỉ về một nhóm động vật trên cạn còn sống hay hóa thạch là gần gũi với cá voi hơn cả. Dĩ nhiên, phải có dạng trung gian với những đặc điểm của cá voi VÀ thú trên cạn.

Từ các khám phá hóa thạch vào thập niên 1970 trở về sau, chúng ta tìm thấy được: đầu tiên là Pakicetus, một loài thú sống trên cạn bình thường, nhưng lại có thành xương dày quanh vùng tai giống như cá voi ngày nay; kế tiếp đó Ambulocetus lại có thêm chân ngắn lại, bàn tay chân bè hơn như mái chèo, đuôi to khỏe, cộng bằng chứng phân tích xương và đất bao quanh hóa thạch cho thấy nó dành nhiều thời gian bơi lội hơn… rồi những hóa thạch cho thấy sự chuyển dần vị trí 2 lỗ mũi lên trên đỉnh đầu như Maiacetus, cũng như sự giảm dần rồi đến tách rời của xương hông và chân sau, đến khi chỉ còn lại đôi chân nhỏ xíu, dị dạng của Basilosaurus. Còn lại ngày nay chỉ là 1 mẩu xương tí hon và vô dụng trong mình cá voi, nơi đáng ra phải là một đôi chân. Không chỉ ở vẻ ngoài, cá voi, cá heo vẫn có gen tạo chân (lông, tai ngoài v.v), và bào thai vẫn có phát triển mầm chân sau trước khi bị cơ thể tái hấp thụ, lâu lâu ngư dân lại bắt được một con cá voi có chân sau dị dạng. Phân tích DNA, ta cũng thấy cá voi có họ hàng rất gần với những loài như hà mã, củng cố giả thiết cá voi có nguồn gốc trên cạn… Kết luận: Những bằng chứng hoàn toàn ủng hộ cho thuyết tiến hóa.