Runt 90% av världens valbestånd består av underordningen Odontoceti-tandvalar. Som man kan höra på namnet så har tandvalar någon slags tänderunder något stadium av livet. Likformiga tänder i hela munen som skall hålla hela livet. Tand valar har alltså inte mjölktänder som vi människor. De flesta tandvalar är relativt små delfiner eller tumlare som vanligen har en kroppslängd under 4,5 meter. Det finns dock kända undantag som späckhuggare, grindvalar(9 meter) och kaskelotten(18 meter). Hos de flesta tandvalar så är käken förlängd till en näbbliknande nos. Bakom den rundade pannan så sitter Melonen.

Liksom Bardvalarna så har Tandvalarna lungor istället för gälar. Det är därför de går upp till ytan för att hämta luft. Tandvalar har tillskilnad från bardvalarna bara ett lufthål. (bardvalarna har två) trots detta klarar valarna att vara extremt länge under ytan på endast ett andetag detta tack vare att de kan byta ut upp till90% av lungornas innehåll, detta kan jämföras med de landlevande organismer som byter ut cirka 15% per andetag.

Trots att tandvalarna är mindre än bardvalar så är deras byten större. Tandvalar äter främst fisk men också bläckfiskar. kaskelotten lever tillexempel på jätte bläckfiskar. Späckhuggare fick sitt engelska namn killer whales just för att de i grupp kan döda valar. dock så äter de nästan enbart tungan och låter resten av valen sjunka till havets botten.

Några typiska tandvalar är delfinen, kaskeloten, vitvalen (se ovan) och späckhuggaren