现代鲸类有两大分支:须鲸小目(Mysticeti)和齿鲸小目(Odontoceti),在3400万年前的渐新世初期便已分化。须鲸小目种类较少,现存约15种,分属4科:露脊鲸科、新须鲸科(或小露脊鲸科)、须鲸科、灰鲸科。须鲸口内无齿,上颌两侧各有150~400缕角质鲸须;鲸须的颜色、数目和形状因种而异,是分类的重要依据;它们利用鲸须在海水中滤食磷虾、小鱼、头足类和贝类。须鲸体型巨大,且雌性大于雄性;已知最小的小露脊鲸体长也超过5米,而最大的蓝鲸更是史上最大的动物,可达33米长、近200吨重。头极大,部分种类可达体长的1/3。头顶偏后处有一对(两个)外鼻孔(喷气孔)。仅有1~2对肋骨与小型胸骨相连,无锁骨。鳍肢一般4指。具有盲肠。齿鲸小目种类繁多,现存约75种,分属9科:抹香鲸科、小抹香鲸科(侏儒抹香鲸科)、恒河豚科(淡水豚科)、喙鲸科(剑吻鲸科)、亚河豚科、拉河豚科、海豚科、鼠海豚科、独角鲸科(一角鲸科),另有1个单型的白鱀豚科,被认为已于21世纪初灭绝。齿鲸的牙齿多呈锥形,捕食鱼类、头足类、甲壳类等。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。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指。除恒河豚外的所有齿鲸均无盲肠。