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。