海蛇的祖先是古杯蛇，古杯蛇是一种生活于古新世时期的远古海蛇，体型大小不一，最大的可以达到9米，它常年生活于三角海湾或者浅滩等区域，和现代海蛇差不多，最大的特点就是上颌骨前端长有4颗牙齿，能够捕食海中霸主-鲨鱼。

古杯蛇可以说是目前最古老的海蛇类之一，它出现于6000万年前的始新世时期，它为了适应海洋中的生活，将自己的髓腔进化为向外扩张的样子，并且脊椎壁也变得越来越薄，开始进化出现代海蛇的特征，不过它最明显的特征就是上颌骨前端长有非常硕大的4颗尖牙，而这样的牙齿能够帮助它更好的捕捉猎物，甚至连鲨鱼都不在话下，它也成为了海蛇的祖先之一。

虽说古杯蛇的体型大小各异，小的体长只有1.5米，但是体型较大的也可以达到6.4米-9米，体重更是最多可达310公斤，并且这可不是随便说说，在欧洲西部、埃及以及美国等地都相继发现了古杯蛇的化石，也表明它们很可能是一种硕大的远古海蛇类动物。

古杯蛇也因为脊椎中高度血管化的特征，使得它既能适应海河交界处水域的生活，也能获得更快的生长速度和代谢速度，并且古杯蛇和我们熟悉的远古海洋生物沧龙、蛇颈龙等一样，同属于内热动物，甚至还有研究人员发现古杯蛇很可能是更古老的苍龙进化而来。

海蛇的祖先如果追溯到源头，其实就可以追溯到蛇的祖先是什么动物，一般来说学界有两种比较主流的说法，一是蛇的祖先可能是生活于陆地上的蜥蜴，为了适应环境而将四肢退化变为现代的蛇类，二是蛇由海蜥蜴进化而来，因为在97年的时候，于以色列出土了大量的叫做“帕齐瑞丝”的化石，其中发现了很多类似蛇的颅骨和躯干特征。