最古老的天鹅遗迹发现于比利时的中新世，名为赫伦氏天鹅(Cygnus herrenihaisi).
此外，还有4种天鹅化石发现于第四纪更新世，分别是隼形天鹅(C. falconeri)、湖泊天鹅(C. lacustris)、萨纳天鹅(C. sumnerensis)和古天鹅(C. paloregomus)等.
行为学研究显示，天鹅属在系统演化过程中，黑颈天鹅、疣鼻天鹅和黑天鹅属于同一个分支，而大天鹅和小天鹅属于另一个分支.
传统分类学则认为黑颈天鹅和黑天鹅在系统发生中并不在同一个分支.
天鹅是一种大型水禽，身长约1.5米，体重在6至14千克之间.
它们全身羽毛为白色，嘴多为黑色，上嘴部至鼻孔部为黄色.
天鹅的颈部修长，长度通常超过体长或与身躯等长；嘴基部高而前端缓平，嘴甲位于嘴端正中间；成体眼腺裸露；鼻孔椭圆，位于近嘴基处.
第一枚初级飞羽的长度约为第二枚的一半，并几乎与第三枚等长，是飞羽中最长的；尾短而稍圆，尾羽有20至24枚；跗跖短而粗壮，位于身体后部，覆有网状鳞；趾部强健，后趾具有蹼膜.
两性羽色相同，或雌性稍淡（如黑天鹅）.
幼鸟大多呈褐色.
