Các loài Cá xương thật có hàm trên và mảnh trước hàm chuyển động được và có cấu trúc thay đổi tương ứng với cấu trúc của hệ thống cơ hàm. Sự thay đổi này giúp cho chúng có thể đưa quai hàm ra phía trước miệng.[6][7] Vây đuôi của cá có dạng đồng hình, tức là cả thùy trên và thùy dưới đều cân xứng và kích thước, hình dạng giống nhau. Cột sống cá kết thúc tại phần gốc của vây đuôi, đặc điểm này giúp phân biệt phân thứ lớp Cá xương thật với các nhóm cá khác có cột sống kéo dài đến tận thùy trên của vây đuôi.[6]

Là một nhóm loài lớn, các loài Cá xương thật có đặc điểm hình thái rất đa dạng, từ loài cá tuế chỉ dài hơn 7mm cho đến loài cá maclin dài hơn 3,5 mét hay cá thái dương nặng đến hơn 900 kg. Sự đa dạng lớn này khiến việc định nghĩa nhóm Cá xương thật thông qua hình dáng và cấu trúc không phải là điều dễ dàng.[4]