胸鰭はない。鰓孔は小さい円形。側線孔は鰓嚢部に0～2個あるのみ。第4鰓弓は発達し，咽頭顎を形成。

鰓条骨は糸状で数も多く，鰓嚢腹面で左右のものが互い重なってかご状になる。爬虫類のウミヘビとは無関係。日本産のウミヘビ科魚類全種のイラストは『日本産ウミヘビ科魚類図譜』として頒布。

浅海から深海に生息。単系統性に難があり，分類学的な課題を抱えた一群。

鰓蓋骨や鰓条骨，肋骨や鰾を欠くなど，ウナギ目のなかでも特異的な形態をもつ一群。深海に生息。

沖合の海域で産卵・孵化し，海流に乗って接岸，沿岸域，汽水域や淡水域で成長した後，海に下る生活史を送る。