為適應水下環境，鯨類的前肢進化為鰭，后肢退化，并生出水平的尾鰭。鼻孔移生至頭頂，須每隔一段時間將鼻孔露出水面置換氧氣。無耳廓，但聽力極佳。鯨類的兩大支系——須鯨和齒鯨，在3400萬年前分化。須鯨現存約15種，口內無齒，上頜有簾幕般的角質鯨須，濾食磷蝦、小魚等；普遍體型巨大，是世界上最大的一類動物。齒鯨現存約75種，口中多有利齒，捕食魚類、頭足類等；總體上體型較須鯨小，且不同種類間差距較大；擁有發達的聲吶系統，活動時主要依靠回聲定位功能；部分種類智商極高，甚至具備復雜的情感。
鯨類每胎僅產1崽，生長期長，在人類侵害下1/4的種類瀕臨滅絕 。盡管國際捕鯨委員會自20世紀80年代起規定禁止商業捕鯨，但冰島、挪威、俄羅斯、日本等國仍在大量獵殺鯨類。