鲸鱼有以下特征:无齿的嘴，上颚有幕帘状角质鲸须，过滤磷虾和小鱼等。它是世界上最大的动物。鲸鱼般的身体肥胖，略呈桶状，从侧面看呈流线型。绝大多数种类的颈椎都是愈合的，头部直接与身体相连，身体不动是不可能扭转头部的。
为了适应水下环境，鲸鱼的前肢进化成鳍，后肢退化，生出水平尾鳍。当鼻孔移至头顶时，需要每隔一段时间将鼻孔露出水面，以替代氧气。没有耳廓，但是听力极好。
鲸鱼拥有敏锐的声纳系统，可以利用回声定位功能发出声音信号，用于食物和交流。人类发明的声纳是通过鲸鱼和海豚的声纳原理发明的。
