Пираньи описаны как харациновые рыбы, принадлежащие к подсемейству Пираньевых, семейству Харацидовых. Почти все харациновые рыбы имеют зубы, чешую и жировые плавники, но у некоторых особо развитых видов могут отсутствовать один или несколько из этих структур. Харацидовые, также, как и сомовые и карповые, относятся к циприноидным рыбам. Их характеризует наличие ряда модифицированных позвонков, которые соединяют плавательный пузырь со внутренним ухом. Эта структура называется веберов аппарат и существенно увеличивает их способность слышать высокочастотные звуки. Кожа харацидовых рыб способна выделять химические сигналы тревоги в форме феромонов, которые могут выявлять реакцию испуга у других особей того же вида. Подсемейство Пираньевых отличается наличием уникальной комбинации характеристик, которых нет у других харациновых.

Название Пираньевые, которое означает «Лосось с пилой», относится к характеристике брюшного киля пилообразной модифицированной чешуи, которая называется пильчатой структурой и может быть обнаружена у всех видов этой таксономической единицы. Количество и форма пильчатой структуры может отличаться в зависимости от вида, и эта характеристика используется для различения видов между собой. Пираньевые также обладают большим количеством мелкой чешуи, которая глубоко посажена и сжата с боков, некоторая – почти дисковидной формы. Помимо пираний, это подсемейство включает различных паку и рыб силвер доллар, относящихся к общепринятому роду Акнодон, Катоприон, Колоссома, Метиннис, Милеус, Милесинус, Милоссома, Пиарактус, и более неясные виды Тометес и Утиаритихтус.

Важная таксономическая черта, долго используемая для различения настоящих пираний от их пираньевидных родственников – это их зубы. Обычно зубы у пираний трехконечные, с центральным кончиком точно треугольной формы, острым и намного большим по размеру, чем два боковых. На каждой десне эти зубы в форме лезвий размещены в один ряд. На каждом зубе один из маленьких боковых кончиков плотно входит в пазы соседних зубов, эффективно закрепляя все зубы на каждой половине челюсти в единую, прочную функциональную единицу. Зубы других пираньевидных (которые не являются пираньями) не взаимозамыкаются и часто располагаются в два ряда. Два исключения – это пятиконечная пиранья Pygopristis denticulate и Флаговая пиранья (Catoprion mento). Это можно судить по названию, зубы пятиконечной пираньи многоконечны, в то время как зубы странной флаговой пираньи не расположены в единый взаимозамыкаемый ряд.