サメの鼻先の孔の奥にはゼリー状物質が詰まったロレンチーニ器官と呼ばれる感覚器官が存在する。これは微弱な電流を感知する電気受容感覚（Electroreception）の一種であり、これによりサメは100万分の1ボルトという極わずかな電位差を感知することができる。サメは、この感覚器官により、光の届かない深海や、海底の泥に隠れている獲物も正確に発見し、捉えることができる。この電流感知の能力を逆に利用して、サメの嫌がる種類の電流を周囲に流し、サメを追い払う製品（シャークシールド）が発売されている。また、2005年に希土類磁石を落とした際に、サメが忌避行動を起こすことが確認された。かご罠漁の入り口に永久磁石を設置して、サメの混獲を30％減らした結果も報告された。。
硬骨魚類は浮き袋で浮力の調節を行うが、板鰓類には浮き袋がなく肝臓で浮力の調節を行っている。肝臓に海水より軽い肝油を満たすことで浮力を得る。そのため浮き袋とは違い水深の制限が無いため、深海ザメが表層で見られることがある。
匂いに敏感で、種によっては100万分の1に薄めた血ですら知覚する。さらに人間が音のする方向が判るように、各孔で感じるタイミングから方向まで検出する。動物の腸で出来る化学物質に誘引される性質があるため、下水道の排水口に集まることがある。
目に瞬膜を持つ種類がいる。深海ザメでは少ない光を有効活用するための輝板（タペータム）という構造を持つ。深海ザメの目が光って見えるのはタペータムがあるためである。サメ類は警告色である白黒の縞模様を嫌うほか、色覚特性により青と白の模様を認識しにくいため、これを利用したウェットスーツやサーフボードに張るステッカーが開発されている。
頭の先端は尖り、口は通常その後方下側に開く。口には鋭い歯が並んでいるものが多い。サメの歯は何列にも並び、いま使われている歯列のすぐ後ろには新しい歯列が用意されている。獲物を襲うなどして歯が1本でも欠けると、新しい歯列が古い歯列を押し出して、歯列ごと新しいものと交換される。歯列は何回でも生え変わり、1尾のサメが生涯に使う歯の数は最大で数千にのぼると考えられている。
体表は歯と相同の鱗（楯鱗、皮歯ともいう）で覆われる。サメの体は、頭から尾に向けてなでると滑らかだが、逆に尾から頭に向けてなでるとザラザラしている。これが俗にいう鮫肌である。泳ぐときにできる水流の乱れを少なくし、層流を保つことで水の抵抗を減らすことに役立っていると考えられる。
サメ類は硬骨魚類とは異なり鰓蓋が無く、鰓孔が5 - 7対ある。この特徴はエイ類にもいえる。この仕組みを持つ魚類を板鰓類という。サメ類の中にはマグロのように呼吸のため一定速度の水流を要求するものと、静止状態でも呼吸可能なものがいる。つまり、静止した場合沈むのは共通だが、沈んでしまうが命に別条はないものと、呼吸困難に陥って死んでしまうものの両方が存在する。また、鰭が硬骨魚類ほど自在には動かないため能動的にブレーキをかける能力がない。このためサメは止まれないという場合、こちらを意図して言われる場合があるため注意が必要である。
体の形は種によって異なる。外洋に生息し回遊を行う種ではマグロ類のような流線型、海底に生息する種では細長い形や上下に平べったい形など、さまざまである。背鰭、胸鰭、腹鰭、臀鰭、尾鰭を備える。背鰭はカグラザメ目を除き、2基。尾鰭は通常、上の方（上葉）が下の方（下葉）よりも長い異尾である。これにより後方ではなくやや斜め下に水を押し出すことになる。これはサメは浮き袋がないため肝油を考慮しても水より密度が高く、高度を保つには常に上方向に力を発生させる必要があるためである。この重心後方の尾鰭による直接上方推力と、重心前方の胸鰭による揚力により姿勢を保つ。そのため鳥同様一定速度以下になると胸鰭での揚力が不足し沈む。泳ぎ続けないと溺れるといっても鰓への酸素供給のみを主因とするマグロなどとは若干異なる。上葉には切れ込みが見られる。外洋性のホオジロザメやアオザメなどは三日月型をしている。サメ類の鰭はマダイなど一般の魚のように膜状ではなく、皮膚で覆われて厚みがある。
2011年のMLBドラフト1巡目（全体27位）でシンシナティ・レッズから指名され、プロ入り。2012年に傘下のパイオニアリーグのルーキー級ビリングス・マスタングスでプロデビュー。A級デイトン・ドラゴンズでもプレーし、2球団合計で15試合に先発登板して3勝4敗・防御率3.13・72奪三振の成績を残した。2013年はA級デイトン、A+級ベーカーズフィールド・ブレイズ、AA級ペンサコーラ・ブルーワフーズでプレーし、3球団合計で22試合に先発登板して7勝7敗・防御率2.99・136奪三振の成績を残した。2014年はAA級ペンサコーラでプレーし、27試合（先発26試合）に登板して7勝10敗・防御率4.74・140奪三振の成績を残した。また、この年はオールスター・フューチャーズゲームにも選出されている。2015年はAA級ペンサコーラとAAA級ルイビル・バッツでプレーし、2球団合計で25試合に先発登板して8勝11敗・防御率3.83・140奪三振の成績を残した。オフの11月19日にルール・ファイブ・ドラフトでの流出を防ぐために40人枠入りした。2016年は開幕25人枠入りすると、開幕3戦目の4月7日のフィラデルフィア・フィリーズ戦にて先発でメジャーデビュー。この試合は5回3失点の投球で初登板初勝利を挙げた。一度AAA級ルイビルへ降格を挟んだ後、次の登板となった4月19日のコロラド・ロッキーズ戦でも先発して勝利したが、以降は9月のロースター拡大までAAA級ルイビルで過ごした。この年メジャーでは8試合に先発登板して2勝3敗・防御率6.08・31奪三振の成績を残した。