Après un parcours historique qui montre l'ampleur et la difficulté de la tâche, Pascal Tassy fait suivre pas à pas la démarche du paléontologue, sa méthode et les hypothèses qu'il est amené à formuler et explique les résultats parfois surprenants de la paléontologie : qui aurait pu deviner que la baleine et l'hippopotame étaient de si proches cousins ?