înregistrările fosile demonstrează că mamiferele au reintrat pe tărâmul marin în cel puțin șapte ocazii separate. Cinci dintre aceste clade sunt încă existente, în timp ce două sunt dispărute. Această revizuire prezintă o scurtă introducere în filogenia fiecărui grup de mamifere marine, pe baza celor mai recente studii care utilizează atât date morfologice, cât și moleculare. Sunt prezentate aspecte evolutive, concentrându-se pe modificările care afectează sistemele senzoriale, locomoția, respirația, hrănirea și reproducerea în cetacee, Sirenia, Desmostylia și Pinnipedia. Adaptările acvatice sunt citate în mod specific, susținute de date din studii morfologice și geochimice. De exemplu, analiza izotopilor de oxigen încorporați în smalțul dinților fosili indică dacă aceste mamifere au fost hrănite în (și, prin urmare, ingerate) apă dulce sau apă de mare. Se fac comparații între grupuri pentru a vedea dacă există modele comune, în special legate de adaptările la viața acvatică. Rezultatele arată că caracteristicile acvatice au evoluat în modele de mozaic și că diferite soluții morfologice la condițiile acvatice au fost obținute separat în fiecare dintre aceste grupuri. Modificările scheletului axial și apendicular ajută la locomoție pentru hrănirea acvatică. Modificările de plasare a nărilor și a ochilor se potrivesc nevoilor de trecere prin vad față de nevoile de hrănire subacvatice. Toate grupurile prezintă adaptări acvatice direct legate de hrănire, în special modificări ale dentiției și ale tribunei. Primii reprezentanți ai acestor clade prezintă trăsături morfologice care indică faptul că se hrăneau în timp ce se aflau în apă, sugerând că ecologia hrănirii este un factor cheie în evoluția mamiferelor marine.