Số lượng xương thay đổi từ loài cá voi này sang loài cá voi khác và một phần phụ thuộc vào chiều dài cột sống của cá voi. Cá nhà táng chứa 164 xương, trong khi cá voi xanh, loài lớn nhất động vật trên trái đất, có 356 xương.
Bộ xương của cá voi có hộp sọ, xương sống và khung xương sườn, cùng với các xương tạo nên chân chèo của nó. Bộ xương bên trong con cá voi trông giống như một phiên bản của bàn tay người; chứa xương vai, xương cánh tay trên, xương cánh tay dưới, xương cổ tay và xương phalang, hoặc xương kiểu ngón tay. Cá voi cũng chứa một số xương nhỏ trôi xuống phía đuôi của chúng. Các nhà khoa học tin rằng đây là dấu tích còn sót lại của những gì từng là chân sau.
