Брызгальце возникает в процессе развития как временная структура и у взрослых животных отсутствует. В первой жаберной дуге неразличима подвешивающая гиомандибула. Определение самостоятельного дорсального элемента как фаринго- гиалии привело к предположению, что гиоидная дуга никогда не играла роли подвески у предков химер. Однако Мейзи (1984а) убедительно доказывает, что этот элемент не является фарингогиалией и что гиоидная дуга сравнима с имеющейся у пластиножаберных. Зубной аппарат ограничен двумя парами зубных пластинок в верхней челюсти и одной в нижней; в ходе онтогенеза они растут по краям, не замещаясь. Хорда слабо пережата, но у большинства современных родов имеются немногочисленные кольцевые перихордальные обызвествления, соответствующие каждому сегменту тела. Передние позвонки сливаются в синаркуалию, к которой причленяется передний спинной плавник. Хвостовой плавник не явно гетероцеркальный, а скорее узкий, бичевидный. Как и у примитивных акул, тазовый пояс состоит из парных элементов, а плечевой-сросшийся по средней линии. Кроме птеригоподиев на брюшных плавниках, на «лбу» у самцов находятся дополнительные удерживающие органы (класперы). Сенсорные каналы располагаются в открытых желобках, образованных чешуями в форме полумесяца.
Родство современных цельноголовых с акулами подтверждается сходным строением плавников и органов размножения, а также призматическим обызвествлением хряща.
Все шесть современных родов химероидов - морские; их относят к трем семействам. В семействе Chimaeridae род Chimaera известен с нижнего эоцена, а несколько вымерших родов-из средней юры. Современные роды Rhinochimaeridae в ископаемом состоянии неизвестны, но в это семейство можно включить некоторые нижнетретичные и меловые роды. Единственный род семейства Callorhynchidae известен с верхнего мела. Никогда не будучи разнообразными, современные семейства обнаруживают очень устойчивую схему строения, причем род Ischyrodus (рис. 5-18) из верхней юры в основном подобен представителям современной фауны.