บันทึกวิวัฒนาการของสกุลOrcinusนั้นไม่เพียงพอ ฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดที่ระบุว่าเป็นวาฬเพชฌฆาตคือO. citonensisจากยุค Pliocene วาฬเพชฌฆาต (5.3 ล้านถึง 2.6 ล้านปีก่อน) ในอิตาลี สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กนี้มีความยาวประมาณ 4 เมตร (13.1 ฟุต) และมีฟัน 14 ซี่ ซึ่งคล้ายกับปลาโลมาทั่วไป นี่หมายความว่าบรรพบุรุษของวาฬเพชฌฆาตในปัจจุบันแยกตัวออกจากสัตว์จำพวกวาฬ อื่นๆ ในช่วงยุคไมโอซีน (23 ล้านถึง 5.3 ล้านปีก่อน) วิวัฒนาการของปลาโลมาส่วนใหญ่เกิดขึ้นใกล้กับจุดเริ่มต้นของยุคนี้