Осетрообразные представляют древнюю группу рыб, ископаемые остатки которых известны с нижнеюрского времени. Они характеризуются многими архаическими чертами строения. Основу осевого скелета у них составляет упругая неокостеневающая хорда, тела позвонков отсутствуют. Хвостовой плавник неравнолопастный (гетероцеркальный), с хорошо развитой большой верхней лопастью, бока которой покрыты ганоидной чешуей. По краю верхней лопасти под острым углом сидят фулькры– особые костные образования. На теле располагаются пять продольных рядов костных пластинок (жучек), реже тело голое (у веслоносов). В непарных плавниках (спинном и анальном) число поддерживающих элементов (радиалий) меньше числа плавниковых лучей. Как и у других древних рыб, у осетрообразных имеется брызгальце. Череп хрящевой, покрыт большим количеством накладных костей, некоторые из них по наличию гребня напоминают костные жучки.

Внутренний скелет также состоит из хряща, поэтому осетрообразных часто выделяют в особую группу хрящевых ганоидов, или хрящекостных рыб (Chondrostei). В сердце находится артериальный конус, в кишечнике – спиральный клапан. Выводное отверстие, как у акуловых рыб, расположено у основания брюшных плавников. Рот у них, как правило, нижний; имеется хорошо выраженный рострум.

Внешним обликом и некоторыми чертами внутреннего строения осетрообразные похожи на акуловых рыб, однако это не проявление близкого родства, как считали некоторые ученые, а конвергентное сходство. Свое же начало они скорее всего ведут от палеонисков, вымершей большой группы рыб, широко распространенной в мезозойское время. Осетрообразные, по всей вероятности, возникли в пресных водах, а впоследствии многие из них перешли к проходному, образу жизни.

По данным биохимических исследований (характеристики ДНК), осетровые рыбы существенно отличаются от хрящевых и костных рыб.

Осетрообразные распространены только в северном полушарии. Этот отряд заключает два ныне живущих семейства – осетровые (Acipenseridae) и веслоносы (Polyodontidae).