海洋哺乳動物有白鯨、白熊、海豹、海狗、海牛、海獅、海豚、海象、虎鯨、藍鯨、抹香鯨、儒艮、小溫鯨、一角鯨、中華白海豚、座頭鯨等。
主要包括鯨目、海牛目、鰭腳亞目三大類。鯨目包括鯨和海豚，是所有哺乳動物中最適應水棲生活的一支，外形和魚相似，已經完全不能在陸地上生活。其中包括一些地球上最大的動物，而多數則是中等體型。海牛目是僅有的適應海洋生活的植食性動物，也是僅次於鯨目最適應水棲生活的動物。海牛目體型肥胖，有很厚的脂肪層，腦不發達，行動比較遲緩。 鰭腳亞目或鰭腳目是水棲性的食肉動物。鰭腳類平時生活在水中，在水中覓食，但是需要在陸地上繁殖。鰭腳類身上有厚的脂肪層或者毛皮來抵禦海水的寒冷。
