Os cetáceos son animais mariños perfectamente adaptados á vida acuática, que xorden hai millóns de anos, a partir de animais terrestres que deciden regresar ao mar. Así que, a pesar do seu aspecto de peixe, son mamíferos que transformaron o seu corpo e a súa forma de vida para habitar os océanos. Por un lado, prescindiron de todo canto puidera prexudicalos na auga, perderon o pelo e as extremidades posteriores e desenvolveron internamente estruturas que noutros mamíferos sobresaen, como as orellas, as mamas ou os xenitais. Por outra banda, tiveron que desenvolver elementos que lles permitan adaptarse, polo que transformaron as súas extremidades superiores e o rabo en aletas, o seu corpo adoptou unha forma hidrodinámica alongada e están cubertos por unha grosa capa de graxa para evitar a perda de calor.
Neste proceso de transformación tamén se debe destacar a evolución dos sentidos. A vista adaptouse con modificacións que lles permiten ver coa mesma claridade dentro e fóra da auga, aínda que isto só é útil nas augas superficiais, onde a luz permite a visión. O sentido do tacto asume roles esenciais, tanto na natación (algúns golfiños teñen unha grande sensibilidade corporal que lles permite nadar de forma máis eficiente, dado que a súa pel transmite os movementos que perciben na auga), como na socialización, sendo o contacto físico un importante estímulo de unión, especialmente entre nais e crías. Mais os maiores avances prodúcense na audición, fundamental baixo a auga porque o son se propaga máis rápido aquí que no aire. En concreto, os odontocetos teñen o sistema de ecolocalización máis desenvolvido do mundo animal, emiten sons e reciben os seus rebotes coa precisión do sonar para localizar todo o que teñen ao redor e para comunicarse. Dispoñen tamén dun sentido extra que favorece a difícil orientación nun ambiente tan complexo e "deserto" como a alta mar, sentido co que perciben as variacións nos campos magnéticos para determinar os puntos cardinais e trazar as súas rutas de migración.
Aínda que seguen a ter pulmóns, estes están preparados para almacenar unha enorme cantidade de osíxeno, o que, xunto con algunhas especializacións do seu sistema circulatorio, permítelles afrontar as grandes presións submarinas e os converte en fantásticos mergulladores. A diferenza de nós, cando un cetáceo se somerxe baleira parte do aire dos seus pulmóns para evitar a flotabilidade que provocaría. Os seus pulmóns son diferentes dos nosos, cada un está dividido en dúas partes e, mentres que a parte superior acumula a reserva de aire, só a parte inferior, que contraen, recibe o fluxo sanguíneo, reducindo así a absorción de nitróxeno e impedindo a formación das perigosas burbullas que causan as embolias da enfermidade por descompresión. A respiración nos cetáceos é un proceso voluntario, que controlan e dominan.