海豚具有齿鲸类典型的形态学性状:纺锤形的身体;单个新月形的呼吸孔;头骨套叠,上颌骨向后扩展与额骨重叠;颅顶偏左的不对称;圆锥形或钉状的齿等。各种间最明显的变异与喙、上下颌、牙齿等摄食器官有关。喙的长短和大小,牙齿的多少和大小,反映了不同物种所占有的生态位的范围。海豚十分聪明伶俐,因为它有一个发达的大脑,而且沟回很多,沟回越多,智力便越发达。一头成年海豚的脑均重为1.6公斤,人的脑均重约为1.5公斤,而猩猩的脑均重尚不足0.25公斤。从绝对重量看,海豚为第一位,但从脑重与体重之比看,人脑占体重的2.1%,海豚1.17%,猩猩只占0.7%。
此外,科学家们经过深入研究,发现海豚的睡眠和陆地哺乳动物存在显著的差异。陆地动物包括我们人类的睡眠一般是由两个不同的相:慢相和快相。当这类动物或人入睡时,首先进入慢相,然后逐渐加深,经过一段慢相后转入快相,从而完成一个循环。不同的动物,快睡相的时间也不同,如人的快睡相时间为半小时。而海豚大脑两半球则是交替睡眠的,当右侧大脑半球处于抑制状态时,左侧大脑半球则处在兴奋状态,一段时间后,右侧进入兴奋状态,而左侧又处于抑制状态。因此,海豚即使在睡眠也始终能保持足够的活动能力和必要的姿态。海豚不仅能救人于危难之际,而且是个天才的表演家,它能表演许多精彩的节目,如钻铁环,玩篮球,与人“握手”和“唱歌”等等,更重要的是,海豚都有自己的“信号”口叫声,这“信号”能让同伴知道它是谁和它所在的位置,便于彼此相互联络。