La familia Physeteridae incluye tres especies: el cachalote común (Physeter catodon), el cachalote pigmeo (Kogia breviceps) y el cachalote enano (K. simus). Las tres pueden encontrarse en aguas españolas, pero la última, de manera excepcional.
Todos los cachalotes tienen en común el órgano de espermaceti, situado en una depresión en la mandíbula superior, que está desprovista de dientes. La mandíbula inferior está armada, por el contrario, con grandes dientes. Por lo demás, los dos géneros son muy diferentes.
El cachalote común es un odontoceto más grande, con una enorme cabeza que ocupa el 35% de la longitud total del cuerpo. Las especies del género Kogia están entre los cetáceos más pequeños, con cabezas cónicas que representan sólo el 15% de su longitud total.