俄亥俄州大学医学院的进化生物学家翰斯-塞威森说:“听觉是现代鲸鱼最重要的官能，齿鲸类鲸鱼，譬如海豚，就是依靠听觉进行回声定位来捕捉食物的，一只瞎海豚能很容易的找到食物，而一只聋海豚就只有挨饿。”但是，在水下声音传递的更远更快，这对于陆地上的动物来说，进化出适应海洋环境的听觉就是一个极大的挑战。

在陆地上，声音是经过充满空气的外耳道而触击哺乳动物的耳膜，而当一只哺乳动物没入水中，水充满了耳道，就逐渐缩小了耳膜传递声音的能力。对水下听力的另一个挑战就是听觉是失真的，水中的声音很容易通过一只动物的身体传播，经过头骨组织到达耳朵，结果，声音同时碰撞两个耳朵，使它不可能查出声音的方向起源。

研究小组表示，来自巴基斯坦的四组早期鲸鱼化石可以解释鲸鱼在适应水下生活的同时其耳朵的进化过程。在有5000万年历史的沉积物中发现的最早的鲸鱼祖先与现代鲸鱼几乎没有共同之处，最早的鲸鱼祖先是狼样大小的陆地食肉动物，它们与牛、猪、羚羊等一些有蹄动物密切相关，但是其头骨特征充分证明了它们就是鲸鱼的祖先。新化石显示，最早的鲸鱼祖先的耳朵与陆地哺乳动物的极其相似，它们在水下的听觉能力极差。

研究人员最近还发现了4300-4600万年前的鲸鱼沉积物化石，这些鲸鱼已经进化出一些现代鲸鱼耳朵的特征。从对化石的分析得知，当时的鲸鱼有短腿、长尾和长嘴，大小与河獭相似;有的还有强壮的后肢，这些鲸鱼应该是分散到世界热带海洋的第一批鲸鱼，但它们都具有一个共同的特征就是它们已经进化出一套系统，能够察觉水下声音的震动并且通过下颌的一层脂肪传递到耳朵，但是它们仍然保留着用于陆上听觉的外耳道。