Kaikilla paaluvalailla on hampaiden sijasta paaluvalaat, joiden avulla ne keräävät merestä katkaravun kaltaista krilliä, planktonia ja pieniä kaloja. Nämä harjaksikkaat paalulevyt suodattavat, seulovat, siivilöivät tai pyydystävät valaiden suosikkisaalista merivedestä niiden suuhun. Baleenit on valmistettu keratiinista, samasta proteiinista, josta kynnet ja hiukset koostuvat. Jousivalaiden paaleenit voivat olla jopa 4 metriä pitkät.
Baleenivalaat ryhmitellään neljään perheeseen, ja niiden koko vaihtelee sinivalaasta, joka voi kasvaa jopa 33 metrin pituiseksi, 6,5 metrin pituiseen kääpiövalaaseen. Piikkivalailla on kaksi puhallusaukkoa (sieraimia) pään yläosassa, joten niiden puhallukset ovat kuohkeampia kuin hammasvalailla, joilla on vain yksi puhallusaukko.
Joidenkin paaluvalaiden, kuten ryhävalaiden, minkkivalaiden, suippovalaiden ja sinivalaiden, nielussa on selvästi näkyvät kurkku-urat, joiden ansiosta niiden suu ja kurkku laajenevat ja paisuvat, kun ne ahmivat valtavan kokoisia suupaloja merivettä ja ruokaa.
Paaluvalaat ovat kehittyneet hammasvalaiden esi-isistä. Kalalevyjen lukumäärä, koko ja väri ovat ainutlaatuisia jokaisella valaslajilla.