Các dạng cá voi là các động vật có vú, nghĩa là chúng là thành viên của lớp Mammalia. Họ hàng gần gũi nhất còn sinh tồn của các dạng cá voi là hà mã.

Là động vật có vú nên các dạng cá voi có các đặc trưng chung của nhóm động vật này. Chúng là động vật máu nóng, hít thở không khí bằng phổi, sinh con non và nuôi chúng bằng cách cho chúng bú sữa do mẹ tiết ra, có lông (mặc dù rất ít).

Một cách khác để phân biệt các dạng cá voi với cá thật sự là theo hình dạng đuôi. Đuôi của cá có dạng đứng thẳng và chuyển động từ bên này sang bên kia khi cá bơi lượn trong khi đuôi của các dạng cá voi – gọi là "thùy đuôi" – nằm ngang và chuyển động theo kiểu lên xuống, do các xương sống của cá voi bị uốn cong tương tự như ở xương sống của người.