Diese Frage kann leider niemand zu 100% beantworten. Was ganz klar ist, ist dass beide wal-typische Merkmale zeigen und in jedem Fall nahe Verwandte der heutigen Wale sind. Es ist mit dem heutigen Kenntnisstand aber nicht möglich, zu entscheiden, ob einer oder gar beide wirklich direkte Vorfahren der modernen Wale sind, sich also zu diesen weiterentwickelt haben, oder ob es sich bei ihnen um ausgestorbene Seitenzweige des Astes, der zu den Walen führt, handelt.
Beide haben zu einer ähnlichen Zeit gelebt (vor ca. 50 Millionen Jahren) und beide konnten vermutlich noch gut an Land laufen. Es sieht aber so aus, als sei Ambulocetus schon etwas walartiger und stärker an das Wasserleben angepasst gewesen als Indohyus. Sollten beide tatsächlich direkte Vorfahren der Wale sein, dann hätte sich Indohyus über einige Zwischenschritte zum Ambulocetus entwickelt und dieser sich dann weiter zu den noch walartigeren Vorfahren der heutigen Wale. Wahrscheinlicher ist es jedoch, dass sich von der Entwicklungslinie, die zu den heutigen Walen führt, zuerst eine Linie abgespalten hat, die zu Indohyus (und einigen weiteren, ähnlichen Arten) geführt hat. Diese Linie ist aber vor ca. 48 Millionen Jahren ohne Nachfahren ausgestorben. Einige Zeit nach der Abspaltung der Indohyus-Linie hat sich dann von der Wal-Linie eine weitere Linie abgezweigt, die zu Ambulocetus führt. Da diese Abspaltung später erfolgte, ist Ambulocetus auch schon etwas wal-ähnlicher. Aber auch Ambulocetus hat sich dann nicht weiter entwickelt, sondern ist ebenfalls ausgestorben. Dann wäre keiner von beiden ein direkter Vorfahre der Wale.