完全水棲的哺乳動物。體長1～30餘米，體形似魚，皮膚裸露，僅吻部具有少數毛，無汗腺和皮脂腺。
前肢呈鰭狀，後肢完全退化，體內僅存1對小骨片。尾末皮膚左右擴展而成水平尾鰭。無耳廓，由於皮膚下有1層厚的脂肪，藉此保温和減少身體比重，有利於游泳。有的種類具有背鰭。眼小，無瞬膜，也無淚腺，視力較差，有的主要靠回聲定位尋食避敵。
小型的體長只有1米左右，最大的則可達30米以上。它們中的大部分種類生活在海洋中，僅有少數種類棲息在淡水環境中，體形同魚類十分相似，體形均呈流線型，適於游泳，所以俗稱為鯨魚，但這種相似只不過是生物演化上的一種趨同現象。
鯨類動物的共同特點是體温恆定，大約為35.5℃左右。皮膚裸出，沒有體毛，僅吻部具有少許剛毛
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