Отряд китообразных систематики разделяют на три подотряда: древних (все вымерли 30 миллионов лет назад), зубатых и усатых китов.

Китообразные произошли 70 миллионов лет назад, по-видимому, от каких-то хищных, близких к предкам собак зверей (а возможно, и от насекомоядных!), все связи с сушей у них давно утеряны, а приспособления к жизни в морях, некоторых озерах и реках выражены лучше, чем у всех водных млекопитающих. Тело похоже на рыбье, но с горизонтальными лопастями хвостовых плавников. Передние конечности эволюция преобразовала в ласты, задние исчезли совсем, сохранились лишь рудименты костей таза, у гладких китов также и бедер, не связанных с позвоночником. У большинства китообразных есть спинной плавник, впрочем, без костной основы.

Тело бесшерстное, кожа гладкая, с очень толстым слоем подкожного жира, который и служит термоизолятором. У кашалота, горбача и полосатиков толщина его в среднем до 18, а у гладких китов — до 50 сантиметров! Немного щетинок уцелело лишь на морде. Некоторые киты, например нарвал, совершенно безволосы. Потовых и сальных желез нет. Слюнных желез тоже нет, или они недоразвиты.

Желудок велик (у крупных китов вмещает тысячу литров!), устроен сложно. Почки относительно вдвое крупнее, чем у наземных зверей, так как удаляют из организма много проглоченных с морской водой солей. Нет трубчатых костей, все пористые, сильно пропитаны жиром.

Зубатых китов отличают от усатых прежде всего зубы: их может быть и 272 (рекорд для зверей!) у амазонских дельфинов и только одна пара (клюворылы и ремнезубы) либо лишь один левый верхний клык — почти трехметровый, направленный прямо вперед сквозь верхнюю губу (у самцов нарвалов; у самок — недоразвитый зачаток этого клыка). Все зубы однообразны по форме, обычно конические.

У усатых китов нет никаких зубов, вместо них по бокам верхней челюсти растут роговые поперечные пластины с бахромчатыми изнутри краями — цедилка, которая, когда кит закроет рот, выпускает лишь воду, а мелкие рачки, рыбы и кальмары остаются во рту.

У зубатых китов череп по непонятной причине асимметричный и только одна ноздря, или дыхало; усатые сохранили обе ноздри и симметричный череп. Размеры зубатых китов — от метра с четвертью до 20 метров (кашалот), усатых — от 6 до 33 метров. У первых самцы крупнее самок, у вторых — наоборот.

У китообразных нет обоняния, зрение относительно слабое, но слух отличный. Исследования последних лет показали, что эти животные сигналят друг другу, ориентируются в пути и эхолоцируют пищу с помощью ультразвуков, как летучие мыши.

Беременность дельфинов — 10–12, усатых китов — 11, а у кашалотов — 10 месяцев. Почти всегда один детеныш, двойни и тройни очень редки. Соски — одна пара снизу, у корня хвоста, в похожих на карманы складках — сокращением особых мышц впрыскивают в рот детенышу очень питательное молоко. В нем не больше 50 процентов воды. Полосатики кормят детенышей молоком полгода, дельфины-фоцены и горбачи — 8—10месяцев, большинство других китов — почти год.

На превосходном молоке новорожденные киты растут очень быстро: китенок-блювал, например, в первые семь месяцев в среднем прибавляет ежедневно по 100 килограммов в весе и почти четыре сантиметра в длину! Большие киты половозрелы в четыре — шесть лет, а некоторые дельфины и в полтора года. Самки крупных китов рожают через два с половиной года. Поскольку живут они лишь 30–40 лет, едва ли больше, то каждая, наверное, только 10–12 раз бывает матерью.

Китобойные флотилии всего мира уничтожили за последние 70 лет около миллиона крупных китов. Некоторые виды истреблены полностью.