Длина тела различных видов цетотериев составляла от 2 до 8 метров. При этом длина черепа около 1/4 длины всего скелета. Пахиостоз костей выражен слабо. Первые шесть пар рёбер с головкой и бугорком, широкие, остальные — только с бугорком (крепятся только к поперечным отросткам позвонков), тонкие и заострённые на концах. Плечевая кость короче предплечья, локтевая с хорошо выраженным локтевым отростком. Кисть четырёхпалая.