고래와 돌고래는 따뜻한 피를 지녔고 공기호흡을 하며 어미 몸속에서 새끼가 자라는 포유류이다. 고래의 새끼는 태어난 이후 어미젖을 먹고 자란다. 고래는 고도로 진화한 탁월한 능력의 뇌가 있으며 복잡한 사회적 행동을 하고 종종 인상적인 조산 활동을 하기도 한다. 고래의 암컷들은 어미 뱃속에서 꼬리지느러미부터 나온 새끼가 최초의 호흡을 위해 수면으로 올라가도록 합심해서 도와준다.
고래는 육상에서 살던 포유류에서 유래한다. 이것은 팔과 손에 해당하는 앞다리 뼈의 구조나 골반 뼈에 남아 있는 뒷다리 뼈의 흔적을 보면 알 수 있다. 수중생활에 적응하기 위해 고래의 네 다리의 외형은 물고기 형태로 변했다. 하지만 꼬리지느러미의 형태가 수직인 어류와 달리 고래는 수평이다.
덕분에 고래는 수중에서 빠른 속도로 상승과 하강을 할 수 있다. 상어나 고래상어는 이렇게 하지 못한다. 상어는 몸 구조가 측면 이동을 하도록 되어 있다. 상어의 꼬리지느러미가 좌우의 방향키 구실을 한다면 고래의 꼬리지느러미는 승강키 구실을 한다. 고래와 돌고래가 물고기를 사냥할 때 상어보다 성공률이 높은 것은 이런 형태 때문이다.
고래가 어느 깊이에서든 물고기를 효과적으로 쫓아다니는 데에는 또 다른 이유가 있다. 고래는 따뜻한 피 덕분에 차가운 물속에서도 자유자재로 움직일 수 있다. ‘고래지방’이라고 불리는 고래의 두꺼운 피하지방은 깊은 곳으로 잠수하거나 북극이나 남극 바다처럼 차가운 곳에서 먹이를 찾을 때 추위를 차단해준다. 이런 까닭으로 돌고래나 고래는 어류의 조잡한 복제품이 아니라 한 단계 높은 버전이라고 말하는 것이다.
고래의 소통능력이나 방향 탐지 능력은 어류를 능가할 뿐만 아니라 어떤 포유류보다 뛰어나다. 고래는 연속적인 광선처럼 발산하는 고주파의 음파로 물속의 환경을 탐지한다. 또 고래는 박쥐와 비슷하게 주위 환경을 음향 이미지로 받아들인다.
초음파의 힘이 너무 강하면 위치를 탐지한 물고기는 음압 때문에 찢겨나갈 수도 있다. 일종의 초음파 대포로 죽는 셈이다. 대부분의 고래는 저마다 다른 노래로 상대를 인식하는 것으로 알려져 있다. 물속에서는 공기 중에서보다 음향이 더 잘 전파되므로 큰 고래라면 수천 킬로미터 떨어진 곳에서도 서로 교신할 수 있을 것이다.