大约在2.6亿年前，一些哺乳动物再次返回海洋， 它们可能都是食肉动物和有蹄类动物的后代。一些科学家认为海生哺乳动物的史前先祖是水獭，其他一些科学家则认为是熊。不论它们的先祖是谁，这些哺乳动物还是基本上适应了海洋生活：身体逐渐变长，足变成蹼，并缩短成为鳍。然而它们还是保留了哺乳动物的基本特点：有毛和乳腺，并有恒定的体温。海生哺乳动物主要分为两类：鳍足动物（海豹、海象和海狮）和鲸类动物（鲸和海豚）。