Os golfinhos pertencem à Classe Mammalia, Subclasse Theria, Infraclasse Eutheria (placentários), Superorder Cetartiodactyla, que inclui os Arctiodactyla como: bovinos, cervos, camelos e hipopótamos e os Cetáceos. O termo Cetancodonta tem sido usado para agrupar a linhagem evolutiva dos cetáceos e hipopótamos. O termo “cetácea” vem do grego, “ketos”, que significa baleia ou monstro marinho.
Os cetáceos possuem uma única origem, processo conhecido como monofilia. Estudos indicam que os cetáceos modernos evoluíram de animais terrestres, que colonizavam áreas estuarinas cerca de 55 milhões de anos atrás. A transição para a vida aquática parece ter ocorrido na região que hoje corresponde ao Mar Mediterrâneo e o subcontinente Asiático.
A ordem Cetacea inclui três a subordens. Archeoceti é constituída por espécies extintas. A subordem Mysticeti agrupa as baleias verdadeiras, que, em vez de dentes, possuem na boca barbatanas córneas em formato de lâminas flexíveis. E a subordem Odontoceti, que compreende os cetáceos de dentes, como os golfinhos.
A subordem Mysticeti compreende quatro famílias: Balaenopteridae (rorquais, como a baleia-jubarte e a baleia-minke), Balaenidae (baleia-franca e baleia-bowhead), Eschrictiidae (baleia-cinza) e Neobalaenidae (baleia-franca-pigméia).
A subordem Odontoceti é dividida em 10 famílias: Ziphiidae (baleias bicudas), Physeteridae (cachalote), Kogiidae (cachalotes-anões), Platanistidae (golfinhos de rio asiáticos), Pontoporiidae (toninha), Lipotidae (baiji), Iniidae (boto-cor-de-rosa), Delphinidae (golfinhos, orca e baleias-piloto), Phocoenidae (marsopas) e Monodontidae (narval e beluga). Denominamos de golfinhos os membros das famílias Delphinidae, Iniidae e Pontoporiidae.
Os golfinhos são encontrados em todos os ambientes marinhos do mundo, com exceção dos pólos. Existem espécies de golfinhos que vivem em rios, na costa entrando em estuários, em alto mar e em alguns casos possuem ampla distribuição.
No Brasil, os golfinhos mais facilmente encontrados são boto-cor-de-rosa, toninha, tucuxi, boto-cinza, golfinho-nariz-de-garrafa e golfinho-rotador.