Киты среднего размера (максимальная длина 15-16 м). Тело в передней части в сечении круглое, в задней (особенно в хвостовой области) сжато с боков. На спине, боках и брюхе кожа гладкая, на горле 2-4 глубокие борозды, расходящиеся кзади под небольшим углом. Грудные плавники короткие, умеренно широкие, более расширены и притуплены, чем у полосатиков, но более сужены и заострены, чем у гладких китов. Спинного плавника нет, имеется лишь слабо заметный сжатый с боков горб, позади которого на гребне хвостового стебля расположено несколько мелких низких бугров. Хвостовой плавник широкий. Слой подкожного сала толстый (иногда до 20 см).
Скелет грудного плавника четырехпалый. Лопатка имеет коракоидный и акромиальный отростки. По отношению к общей длине тела шейный отдел развит сильнее, чем у всех остальных усатых китов. Все семь шейных позвонков свободны.
Рострум умеренно суженный, в сагиттальной плоскости слабо изогнут выпуклостью вверх. Носовые кости крупные, длинные, расположены на линии, соединяющей глазницы. Лобная кость на вершине черепа широкой полосой отделяет задние концы носовых костей от переднего выступа верхнезатылочной кости. Проксимальный конец межчелюстной кости относительно широк, в несколько раз шире соседнего лобно-носового отростка челюстной кости. Поверхность верхнезатылочной кости резко морщинистая. Барабанные кости сдавлены с боков и имеют вогнутый внутренний край. Нижние челюсти тяжелые, относительно короткие, при взгляде сбоку широкие. Контур нижнего края почти прямой, верхнего - дугообразно выпуклый. Венечный отросток не развит.
Пластины уса низкие, толстые с грубой жесткой бахромой. В передней части рыла пластины разделены. Ротовая полость узкая.
Общий тон окраски варьирует от черно-бурой до серо-бурой с множеством светлых пятен, разбросанных по всему телу (Смирнов, 1935; Томилин, 1957).
Число хромосом в диплоидном наборе 44.
Обитают главным образом в прибрежных мелководных районах моря, относятся к биологической группе бентофагов, так как питаются донными и придонными беспозвоночными. Населяют северную часть Тихого океана с морями Восточно-Китайским, Японским, Охотским, Беринговым и Чукотским. Встречались в европейских водах Северной Атлантики, включая Балтийское море (в настоящее время истреблены)(У европейских берегов Северной Атлантики серые киты, предположительно, жили до конца XVII в., возможно, до начала XVIII в., по другим данным, только до XII столетия (Литке, 1974). Остатки китов известны с берегов Англии (Девоншир) и Швеции (Балтийское море). Относительно обитания у берегов Америки данных нет. Полагают, что они встречались здесь еще в XVII столетии. По своему поведению эти киты легко доступны китобоям с самыми примитивными средствами. Они, вероятно, были просто истреблены, в частности, ловцами в Бискайском заливе, где китобойный промысел развит с очень давних времен.).
Серые киты - наиболее примитивная группа усатых китов. По-видимому, они входили в семейство Balaenopteridae, существующее с миоцена (Romer, 1939). Когда они, отделившись от полосатиков, образовали самостоятельную группу, не установлено. Ископаемые остатки серых китов, не считая указанных субфоссильных в Европе, не найдены.
Семейство имеет практическое значение только для местного населения Чукотского полуострова и Аляски, так как ввиду малочисленности добыча этих китов разрешена только местному населению.
В семействе один род Eschrichtius Gray с единственным видом Е. robustus Lillijeborg.