构成牙齿的百万个细胞能感测水温、压强及盐度。齿鲸捕食鱼类、头足类、甲壳类等，和须鲸一样不会咀嚼食物；某些齿鲸（如虎鲸）会捕食哺乳动物，猎物包括鳍足类和其他鲸类。齿鲸的体型差异较大，从1米长的侏海豚到18米长的抹香鲸不等，多数种类雄性大于雌性。许多齿鲸为两性异形，外貌因性别而有很大不同，可能是为了便于雄性求偶或彰显攻击性而形成的。齿鲸的头顶偏后处有单个外鼻孔（抹香鲸的外鼻孔位于头部左前方）；鳍肢一般5趾；拥有相当发达的声吶系统，并可用额隆（头顶前方的脂肪组织）进行回声定位。它们的听觉十分敏锐，甚至有些失明的齿