К этому семейству относятся наиболее массивные, неуклюжие и большеголовые киты. Название обусловлено тем, что брюхо и горло у них гладкие, лишённые борозд и полос. Размеры крупные — длина тела от 11 до 18 (реже 21) м, масса от 30 до 80–100 т. Наиболее типична длина тела в 13–16 м. Самки южных китов на 0,3–1 м крупнее самцов. Голова огромная, составляет 1/4–1/3 длины тела. Тело толстое, округлое, со значительным слоем подкожного жира, достигающим на спине 36 см. Шейный перехват не выражен. Для взрослых гренландских китов характерны 2 горба на спине, видимые в профиль. Хвостовой плавник широкий — до 40 % длины тела, с заострёнными концами и сильной выемкой в середине. Спинной плавник отсутствует. Грудные плавники короткие и широкие, веслообразные.
Свод нёба и, как следствие, ротовая полость очень высокие из-за изогнутых верхних челюстей. Пластины китового уса эластичные и узкие, достигают длины 2,5–4,5 м; с внутренней стороны покрыты длинной, тонкой бахромой, похожей на волоски. Цвет пластин тёмный или чёрный; у молодых животных светлее. Число пластин в каждой части челюсти — от 210 до 360. Правый и левый ряды пластин не соединены спереди. Глотка, в отличие от большинства усатых китов, гладкая. Щель закрытого рта искривлена в виде высокой дуги, обращённой выпуклостью вверх, поднимается выше глаз. Окрас кожи обычно тёмно-серый, тёмно-синий или чёрный, с редкими беловатыми и сероватыми пятнами. Головы южных китов покрыты многочисленными роговыми кожными наростами и мозолями, которые имеются уже у эмбрионов. На наростах и просто на коже китов в изобилии живут китовые вши и прочие паразиты, придавая участкам кожи белую, розоватую, жёлтую или оранжевую окраску. Гладкие киты выбрасывают через свои широко расставленые ноздри двухструнные фонтаны в форме буквы V. Высота фонтана — до 5–7 м над поверхностью моря.
Самцы гладких китов обладают, вероятно, самыми крупными яичками среди животных — их масса достигает 500 кг, что, однако, составляет менее 1 % массы взрослого кита.
Ареал семейства охватывает Северный Ледовитый, Атлантический и Тихий океаны между 20 и 60°. Северный вид Eubalaena glacialis обитает в Северной Атлантике, японский кит встречается в северной части Тихого океана, от Японии до Аляски, южный вид Eubalaena australis — в умеренных и холодных водах Южного полушария. Гренландский кит распространён в холодных водах Северного полушария, где его обитание связано с плавучими льдами. В открытом море редки, держатся у берегов и на континентальном шельфе.