鯨魚普遍體型巨大,比如藍鯨體長可達33 米,重約200 噸。外鼻孔位於頭頂,用肺呼吸。頭部大眼睛小,耳殼退化。前肢進化為鰭,後肢退化,並生出水平的尾鰭。擁有發達的聲吶系統,活動主要依靠回聲定位功能。部分種類智商極高,甚至具備複雜的情感。
齒鯨現存約75種,有各種形狀的牙齒,比如:海豚科及抹香鯨的圓錐形、鼠海豚科的鏟形、白鯨的釘形、獨角鯨的長矛形等。
鬚鯨口內無齒,上頜兩側各有 150-400 縷角質鯨鬚,總體上鬚鯨體型較小,且不同種類間差距較大。