Se encuentran entre los más extraños peces pescadores, caracterizados por tener enormes dientes en el margen de su boca, pero especialmente por su llamativa mandíbula superior, que tiene un enorme tamaño y se proyecta mucho hacia adelante.

Pueden estar emparentados con los Oneirodidae, pero los diferencian por tener este aspecto tan peculiar.

Al igual que muchos de los ceratoideos, los thaumatichtyidae son raros y solo se han encontrado poco más de 60 especímenes.

Las especies se encuentran en los Océanos Pacífico y Atlántico.

Hay dos géneros principalmente, cada uno según la disposición de la carnada bioluminiscente: