a Cladoselache származtatott és ősi jellemzők kombinációját mutatta. Anatómiai jellemzői hasonlóak voltak a Lamnidae család jelenlegi makrélacápáihoz, az ökológia hasonlóságai miatt.
áramvonalas teste volt, öt-hét kopoltyúréssel és rövid, lekerekített orrával, amelynek a koponya elején terminális szájnyílása volt. Nagyon gyenge állkapocsízülete volt a mai cápákhoz képest, de ezt nagyon erős állkapocszáró izmokkal kompenzálta. Fogai többcsúcsosak és sima szélűek voltak, így alkalmasak voltak a megragadásra, de nem szakadtak vagy rágtak. A Cladoselache ezért valószínűleg a farkánál fogva ragadta meg a zsákmányt, és egészben lenyelte.
erős, de könnyű uszonyos tüskéi dentinből és zománcból álltak. A Cladoselache pengeszerű szerkezettel is rendelkezett, amelyet a hátsó uszonyok előtt helyeztek el. Ezek az anatómiai tulajdonságok könnyebbé és gyorsabbá tették az úszást.
a legtöbb modern cápától eltérően a Cladoselache szinte teljesen mentes volt a pikkelyektől, kivéve az uszonyok szélein, a száján és a szem körül lévő kis csúcsos pikkelyeket. Erős gerincei is voltak, amelyek a farokszár oldalára nyúltak, valamint egy félig holdfényes farokúszó, a felső lebeny körülbelül akkora, mint az alsóbbrendű. Ez a kombináció gyorsaságával és mozgékonyságával segített, ami hasznos volt, amikor megpróbálta felülmúlni valószínű ragadozóját, az erősen páncélozott 6 méter (20 láb) hosszú placoderm halat Dunkleosteus.