最近的分子遗传亲缘关系研究和对原始鲸鱼化石的发现清楚地表明，鲸鱼实际上是成对的有蹄类动物（偶蹄目）。因此有必要对系统学进行修订，这可能会导致形成一个新的目，Cetartiodactyla，其中包含当前的偶蹄目和鲸目动物。鲸类因此可能被降级为一个亚目。在现存的陆地动物中，鲸鱼（在分子生物学上）与河马关系最密切。
从古生物学上讲，鲸鱼可能是肉食性有蹄类动物的后代，称为中爪类动物。
鲸分为三个亚目：
小须鲸( Mysticeti )，现存 14 种
齿鲸( Odontoceti )，大约。70种生物
原始鲸鱼( Archaeoceti ) 灭绝
须鲸的例子有蓝鲸、长须鲸、座头鲸、北角鲸、弓头鲸和灰鲸。秃鲸的上嘴没有牙齿，而是几块又长又窄的角板——称为鲸须。鲸鱼通过用舌头将水从鲸须中推出来将水灌满嘴来进食。在吟游诗人中，许多小动物被卡住，可以是磷虾或鱼，然后被鲸鱼吞下。须鲸的另一个特点是它们总是有两个气孔在头顶上。基本上有 3 种觅食技术：长须鲸在嘴里一次吞下大量的水，露脊鲸在游泳时说出水，灰鲸在海底打旋，然后过滤底栖动物。
某些种类的鲸鱼，例如座头鲸，可以发出悠长的旋律音符，也称为鲸鱼之歌，据信具有交流功能。
齿鲸的嘴里有许多小而尖的牙齿。他们积极寻找食物，例如 鱼、鱿鱼或海豹需要用牙齿咬住捕获物。齿鲸的头顶只有一个气孔。
齿鲸的例子：抹香鲸、海豚、赫氏海豚、虎鲸、独角鲸、鼠海豚、白鲸。
主条目：鲸类
亚目：Mysticeti（须鲸，4 科 12 种。）
家族：灰鲸 Eschrichtiidae
灰鲸( Eschrichtius robustus )
科：长须鲸 Balaenopteridae
蓝鲸( Balaenoptera musculus )
虎鲸( Balaenoptera edeni )
长须鲸( Balaenoptera physalus )
小须鲸( Balaenoptera borealis )
小须鲸( Balaenoptera acutorostrata )
座头鲸( Megaptera novaeangliae )
家族：露脊鲸Balaenidae
北开普省或比斯开鲸或北鲸( Eubalaena glacialis )
南露脊鲸( Eubalaena australis )
弓头鲸( Balaena mysticetus )
家族：小须鲸 Neobalaenidae
小须鲸( Neobalaena marginata )
亚目：Odontoceti（齿鲸，9 科：四种“真正的”鲸鱼，加上海豚和鼠海豚。）
家族：河豚 Platanistidae
家庭：海豚 Delphinidae
虎鲸( Orcinus orca )
半虎鲸( Pseudorca crassidens )
小须鲸( Globicephalus melaena )
（加上至少 30 种其他物种。）
家族：海豚 Phocoenidae
豚鼠( Phocaena phocaena )
科：单齿兽科
白鲸( Delphinapterus leucas )
独角鲸( Monodon monoceros )
家庭： Physeteridae
抹香鲸( Physeter macrocephalus )
家庭：Kogiidae
家族：喙鲸（Ziphiidae）
喙鲸( Mesoplodon bidens )
6 属中至少有 20 种其他物种。
河栖鲸和海栖鲸都经常生活在光线非常稀少的环境中，它们严重依赖视觉以外的感官。声音在水中具有很高的传播速度和范围，因此鲸鱼依靠声波来定位自己、寻找食物和躲避敌人。一些鲸鱼物种也使用声音来导航和交流。鲸鱼有发达的听觉来接收声音，但它们也有高度专业化和先进的器官来发出声音。他们将这些器官用于所谓的生物声纳，鲸鱼可以发出范围广泛的声音信号，这些信号通常被归类为口哨声、脉冲呼叫或咔哒声。哨声和脉冲呼叫的频率最低因此在水中的射程最长。咔嗒声是高频的，是三种类型中最高级的，可以以复杂的模式和代码发送，种类繁多。鲸鱼的叫声往往超出人耳的感知范围，但可以用特殊设备记录下来。[3]
齿鲸有一种特殊的发声器官，叫做“甜瓜”，是唯一能发出高频咔嗒声的鲸鱼。一些齿鲸 - 例如鼠海豚- 只能发出咔哒声，并且不同物种之间的声音信号的性质有所不同。
须鲸发出频率为 10 Hz至 31 kHz的低频哨声和脉冲叫声。低频声音的范围可达数百公里，通常被称为鲸歌。