I mammiferi che vivono nell'acqua possono distinguersi in pinnipedi e cetacei.Del primo ordine fanno parte i carnivori acquatici come i trichechi, le foche, le otarie e i loro affini. Dotati di pinne adatte alla propulsione in acqua, che altro non sono se non una modificazione degli arti, questi animali vivono nel mare per circa otto mesi all'anno e si spostano sulla terraferma, spesso compiendo lunghe migrazioni, solo durante il periodo della riproduzione.
L'ordine dei cetacei comprende invece orche, capodogli, balene e delfini, spesso erroneamente considerati pesci. Si tratta di animali a sangue caldo che allattano i piccoli, ma che assomigliano poco agli altri mammiferi per la loro totale incapacità di adattarsi alla terraferma, per la forma affusolata e adatta al nuoto e per la presenza di pinne dorsali che li fa sembrare veri e propri pesci. Anche se sono in grado di trattenere il respiro molto a lungo, sono dotati di polmoni e respirano aria atmosferica. La balena, per esempio, emerge ogni 15-20 minuti ed emette dalle narici il caratteristico spruzzo di umidità condensata.