演化
海豚，還有鯨與鼠海豚，是由陸生哺乳動物演化而成的。它們的祖先可能最接近於偶蹄目的種類，外表類似於狼，屬於已滅絕的中獸科，於五千萬年前的始新世時期進入水中生活。在這個過程中，它們原本被毛的體表變成了光滑的皮膚內有一層很厚的脂肪層以隔絕冷水的溫度，身形變為流線型適於在水中游泳，外耳結構逐漸消失，鼻子移到頭的頂部成為呼吸孔以便於在水面呼吸。
現代海豚的骨骼中，位於骨盆處有兩隻棒狀的骨頭被認為是退化的後肢。在2006年10月，人們在日本捕獲了一隻特殊的瓶鼻海豚，它的生殖器狹縫旁邊有兩片鰭，這個特徵被科學家們認為是退化的四肢的一個顯著的發展結果。
解剖學
海豚平均身長1.5公尺至4公尺，最大的海豚要屬虎鯨，其身長普遍長達8.5至10公尺。它的身體呈流線體，適合在水中快速遊動。頭部有特殊的額隆結構，用於發聲與回聲定位。海豚具有以下幾個區別於其他齒鯨亞目物種的特徵：
- 第一、二節頸椎結合為一體。
- 肋骨數較少。
- 兩個下頜骨發展至長達頜部的三分之一的長度。
- 牙齒不銳利。
表皮
海豚的皮膚輕軟如綢緞，質地似海綿。海豚每二小時更新一次外表皮膚層的細胞，以保證降低逆流情況的出現，同時允許高達時速60公里的游速和從水中跳躍到高至7公尺的空中動作。這些優異的特徵通過學者的研究，被應用於潛水衣的製作和造船技術中。
與大多數哺乳動物不同的是，絕大多數海豚的體表並沒有毛髮，雖然剛出生短期內嘴尖附近一圈有少量的毛，但不久就會消退。海豚中唯一一個特例是亞馬遜河豚，其嘴部周圍有一些短小的毛髮。
氣孔
海豚沒有氣孔、鼻孔之分，只有用於呼吸的一個噴氣孔，位於上額頂端，這個特徵區別於鬚鯨亞目的物種。進出呼吸全部通過這個孔進行，而非嘴吻。呼出動作在水下進行，浮水後進行呼進動作，再次潛水時鼻孔緊閉，以避免海水滲入肺部。海豚的鼻腔並未起到任何嗅覺功能。海豚的呼吸動作與人類一樣，屬於自主動作，因此，在水中失去知覺的海豚會很快地窒息而死。對海豚進行麻醉手術時需提供人工呼吸或其他的供氧方式。
大腦
海豚的大腦半球較其他的鯨目物種大，其嗅球明顯退化縮小，相反，發聲部分比較發達。 海豚的腦組織甚至比許多靈長類物種（猩猩、大猩猩、黑猩猩）的大腦還要複雜。大腦皮質相當複雜，腦回和神經元的數量也很多。海豚的智力商數可能比除人類以外的靈長類物種還要高，但數據的容載量卻比靈長類低。
回聲定位
其頭部內有用來回聲定位的鯨蠟。海豚的回聲定位原理與蝙蝠相同，一個部位用於發聲，另一部位接收回音。發聲時，額隆將聲波集中成一束束平行線發出。收聽時，下頜的骨骼組織將分散的聲波集中傳送至位於下頜後部的內部耳朵。海豚根據回聲的強弱，判斷前方障礙的遠近、大小。回聲定位功能給予海豚在深海的黑暗環境中捕獵的本領。
其他
多數海豚物種擁有顯而易見的吻，有些種的嘴比較彎曲，因此看起來像是微笑。此外諸多海豚物種的下頜骨上還長有小圓錐形的鈍齒，一些種的牙齒數量可以達到250顆。
海豚身上的創傷，如鯊魚咬傷等可以快速痊癒，連一些非常深的傷口也不容易導致海豚因出血而死，但其具體原因未知。此外，這些傷口連感染都很少發生。
習性
社會行為
海豚是社會性的動物，一群海豚的數量一般可達十幾頭。而在食物非常充裕的水域，成群的海豚有可能臨時組成「超級群」，數量甚至可以超過1000頭。海豚個體之間用各種聲音交流，還會發出超聲波作回聲定位之用。一群海豚中的成員位置並不嚴格固定，不同的群中發生交換的情況也時有發生，但是有研究表明，同群的海豚之間會建立起很強的社會關係，有時會在受傷或者生病的個體身邊停留並照顧，幫助它呼吸，甚至如果必要，幫助其浮上水面。
海豚這種利他性的行為並不僅僅局限於它們自己的物種內部。在紐西蘭，人們曾經觀察到一頭名叫「Moko」的海豚幫助一隻雌性小抹香鯨和它的幼仔離開它們擱淺數次的淺水區域。也曾有過關於海豚以在游泳的人類旁邊不停繞圈的方式，保護人類不被鯊魚傷害(學者發現海豚遇到鯊魚時、本來就會聚集繞圈以自保。那名泳客僅是幸運，剛好待在海豚繞的圈子裡)。
海豚的群體也表現會培養後代的特點，並且和人類以及其他靈長類動物培養後代的方式不同。2005年5月，人們在澳大利亞發現東方寬吻海豚（Tursiops aduncus）在教幼年的海豚成員使用工具。它們在覓食的時候為了掩護自己，將嘴部用海綿包裹住，這種只能靠後天學習而得來的知識通常是由母親傳授給女兒，與類人的靈長目動物傳給兩種性別的後代不同。海豚的另一種學習行為在巴西的一種淡水海豚中被發現，一些雄性海豚用水草和樹枝裝飾自己以展示自己的雄性特徵。
