Bien qu'ils soient appelés un requin, les requins baleines sont en fait une espèce de poisson dans la sous-classe Elasmobranchii. Ils appartiennent à la famille des Rhincodontidae, qui ne comprend qu'une seule autre espèce, le requin baleine (Rhincodon typus). Ces espèces sont plus étroitement liées aux rayons et aux patins qu'aux requins, car ils ont un squelette cartilagineux, cinq à sept fentes-gills de chaque côté de leur tête, et un spiracle (une petite ouverture derrière chaque œil) qui leur permet de respirer l'air à la surface de l'eau.