Cladoselache vykazoval kombinaci odvozených a rodových charakteristik. Měl anatomické rysy podobné současným žralokům makrel z čeledi Lamnidae kvůli podobnostem v ekologii.
měl zjednodušené tělo, od pěti do sedmi žaberních štěrbin, a krátký, zaoblený čenich, který měl v přední části lebky terminální otvor v ústech. Ve srovnání se současnými žraloky měl velmi slabý čelistní kloub, ale kompenzoval to velmi silnými svaly uzavírajícími čelisti. Jeho zuby byly multi-cusped a hladké hrany, což je vhodné pro uchopení, ale ne trhání nebo žvýkání. Cladoselache proto pravděpodobně chytil kořist za ocas a spolkl ji celou.
jeho robustní, ale lehké ploutve byly složeny z dentinu a smaltu. Cladoselache měl také strukturu podobnou čepeli, která byla umístěna před hřbetními ploutvemi. Tyto anatomické rysy usnadnily a zrychlily plavání.
na rozdíl od většiny moderních žraloků byl Cladoselache téměř úplně bez šupin, s výjimkou malých šupinatých šupin na okrajích ploutví, úst a kolem očí. To také mělo silné kýly, které sahaly na stranu ocasní stopky a polo-lunate ocasní ploutve, s nadřazeným lalokem přibližně stejné velikosti jako nižší. Tato kombinace pomohla s jeho rychlostí a obratností, která byla užitečná při pokusu překonat svého pravděpodobného predátora, těžce obrněného 6 metrů (20 ft) dlouhého placodermu Dunkleosteus.