鲸鱼化石是古生物遗骸经矿化作用形成的化石种类，主要保存鲸类骨骼结构及生物特征。2022年12月，中国台湾成功大学在屏东恒春发现一具距今逾8.5万年的鲸鱼化石，全长超过15米，肩胛骨、上下颚骨及连续尾椎保存良好，完整度达70%以上，创台湾地区最大鲸鱼化石纪录 。该化石推测为晚更新世蓝鲸或大翅鲸，现藏于台湾自然科学博物馆 。
全球多地发现重要鲸鱼化石群：埃及西部沙漠鲸鱼峡谷保存大量晚中新世海洋生物化石，2005年被列为世界遗产 ；2021年，埃及研究人员在法尤姆省的“鲸鱼谷”发现了一种生活在4300万年前的半水生四足鲸鱼化石，被命名为“阿努比斯原鲸” 。智利阿塔卡马沙漠出土40具600万至900万年前的须鲸、抹香鲸化石，推测由赤潮导致生物集群死亡堆积形成 ；古生物学家在秘鲁南部发现了距今约3700万年的秘鲁巨鲸化石，体长约18.288米 。广东汕尾沙滩亦发现距今逾万年的鲸鱼化石 。
这些化石为研究鲸类进化提供关键证据，例如早期鲸类保留陆地动物四肢特征，揭示其从陆地向海洋演化的过程 。在巴基斯坦发现的巴基鲸、陆行鲸等早期鲸类化石也保留了灵活的关节和后肢等陆地动物特征 。不同地质年代的化石群还反映鲸类体型演变与环境适应的关联性 。
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