Предпосылки к возникновению эхолокации у китообразных появились ещё в самом начале эволюции зубатых китов. 5 Предки современных китов (древние киты, или археоцеты) были более чувствительны к высокочастотным звукам, чем их наземные предки. 5

Учёные предполагают, что высокочастотный слух мог предшествовать развитию эхолокации. 3 К такому выводу пришли на основании изучения ископаемых останков китообразных. 3 Например, у древнего предка зубатых китов Echovenator sandersi (возраст — около 27 млн лет) строение внутреннего уха было похожим на таковое у современных зубатых китов. 3

В ходе дальнейшей эволюции киты усовершенствовали способность воспринимать высокочастотные звуки и научились использовать её для эхолокации. 5

Одно из исследований, посвящённых развитию эхолокации у китообразных, посвящено древним дельфинам рода Xenorophus, которые водились в водах восточной части Северной Америки 25–30 млн лет назад. 12 Для этих животных была характерна асимметрия в районе дыхала, а также искривление и смещение рострума (заострённого «клюва», или «носа») на несколько градусов влево. 2

Жировое тело в нижней челюсти Xenorophus располагалось под углом, что вместе с «изгибом» рострума ещё больше усиливало направленный слух. 2