海豚（学名：Delphinidae）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。如牙齿总数从仅10枚左右（里氏海豚）到共有250枚（长吻原海豚）。外形也呈大幅度的变异。只有少数种类如虎鲸和领航鲸为显著性二型，更多种类则可为身体大小、形状、颜色，和背鳍形状的轻微性二型。身体大小从小于1.5米（矮海豚属的一些种）到超过9米。喙的变异自很长（长吻真海豚印度洋亚种）到很短（白喙斑纹海豚），还有几个属（虎鲸属、领航鲸属、小虎鲸属、伪虎鲸属、瓜头鲸属）完全无喙。多数种类的背鳍呈镰刀形，少数的为三角形（长吻原海豚的一些亚种、雄性虎鲸）或圆形（贺氏矮海豚）。白海豚（Sousa spp.）背鳍的基部形成增厚的脊或驼峰，露脊海豚（Lissodelphis spp.）完全没有背鳍。体色变异从黑、白二色到黑、白、灰三色的复杂色斑。
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。如遇到强烈的外界刺激，两半球将会迅速觉醒，以便应付紧急情况。最特别的是：成年海豚只有慢相睡眠而根本没有快相睡眠，至于为什么如此，科学家们至今仍找不到原因。
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