Хотя киты и дельфины внешне напоминают рыб, они являются млекопитающими и имеют все признаки, характерные для этого класса. Они теплокровны, дышат воздухом при помощи легких и рождают детенышей, которых выкармливают молоком. В отличие от большинства наземных млекопитающих и ластоногих, они утратили меховой покров, чтобы снизить сопротивление воды при плавании. Вместо меха китообразные приобрели мощный слой подкожного жира для теплоизоляции в холодной воде. Из всех морских млекопитающих китообразные наиболее специализированы для жизни в воде, им не нужно выходить на сушу для размножения, а некоторые виды могут всю жизнь проводить в открытом море, не приближаясь к берегам. Передние конечности китообразных превратились в плавники, а задние полностью исчезли - редуцировались.
У китообразных очень мало выступающих частей тела, что повышает обтекаемость в водной среде. Ушные раковины исчезли, и на их месте остались лишь крошечные отверстия. Половой орган самца и соски самки скрыты в кожных складках. На торпедообразном теле выступают лишь пара грудных плавников, и у большинства видов спинной плавник из соединительной ткани. Движение в воде осуществляется за счет колебательных движений хвостового плавника в вертикальной плоскости.
Отряд китообразные (Cetacea) включает около 88 видов. Как ни странно, точное число видов китообразных до настоящего времени не установлено, и статус некоторых видов пока не ясен. Отряд китообразных делится на два подотряда: Odontoceti (зубатые киты) и Mysticeti (усатые киты).
Большинство видов китообразных принадлежат к подотряду зубатые киты. Этот подотряд включает 67 видов китов и дельфинов, как правило, мелких и средних размеров. Но есть среди зубатых китообразных и настоящие гиганты, например, кашалот (длина тела самцов до 20 метров). Как следует из названия, у зубатых китов обязательно есть зубы, хотя у некоторых видов они бывают недоразвиты. У представителей семейства дельфиновых все зубы сходны по форме и имеют один корень. В зубах формируются годичные слои, благодаря которым можно определить возраст животного, подсчитав слои на распиле зуба.
Челюсти большинства зубатых китов удлиненные и формируют клювовидный ростром, над которым возвышается «лоб» с жировой подушкой в форме дыни - так называемый «мелон». В отличие от усатых китов, у них лишь одно носовое отверстие - два носовых прохода вблизи поверхности сливаются в общее дыхало.