鲸鱼的身躯肥圆，略呈桶状，侧看呈流线型。多数种类颈椎愈合，头与身体直接相连，无法在身体不动的情况下扭转头部。前肢特化为鳍状肢，内部仍有趾骨残留。后肢完全退化，仅存1对小骨片。躯干后部为尾柄，尾末左右两端扩展形成水平的尾鳍，可上下摇摆，推动身体前进。多数鲸类长有背鳍，立于脊背后方或背中央。眼小，无瞬膜和泪腺，视力较差。无耳廓，仅有微小的耳孔，但在水中和空气中均有良好的听力。外鼻孔位于头顶，俗称喷气孔。