Przednie łapy służyły głównie manewrowaniu w wodzie, jak i u dzisiejszych waleni. Tylne kończyny miały słabe mięśnie, co kontrastowało z dużą powierzchnią stopy, mogącą odpychać się od wody. Siła pochodziła więc raczej z mięśni grzbietu, zginaczy, a sposób pływania przypominał spotykany u fokowatych, jednak tylko do pewnego stopnia. Fokowate wyginają swe ciało na boki. Budowa kręgów odcinka lędźwiowego wskazuje, że Ambulocetus pływał, wyginając kręgosłup w kierunku grzbietowo-brzusznym. Podobnie czynią dzisiejsze walenie. Odróżniał go jednak od nich długi ogon, którego prawdopodobnie nie wieńczyła płetwa ogonowa. Sposób pływania zwierzęcia porównuje się też do wydry, u której jednak większa część napędu pochodzi z ogona.
Ambulocetus należy do szeregu form przejściowych prowadzących od całkowicie lądowych ssaków kopytnych przez zwierzęta coraz bardziej przystosowane do wodnego trybu życia aż do współczesnych, spędzających całe życie w wodzie waleni. Uważa się to za jeden z najlepiej udokumentowanych przykładów makroewolucji.
Etymologia Ambulocetus: „chodzić”;