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。
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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。
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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。
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