Las ballenas son mamíferos y tienen pulmones, no branquias. El espiráculo conecta con la vía respiratoria y se abre voluntariamente en la superficie. Antes de bucear renuevan aire con rapidez y almacenan mucho en sangre y músculos gracias a hemoglobina y mioglobina. Durante la inmersión reducen frecuencia cardíaca y flujo a órganos menos urgentes. Al subir expulsan aire húmedo; el «chorro» visible es principalmente vapor condensado y gotas de agua, no agua que salía de los pulmones. La duración del buceo varía muchísimo entre especies y actividades, pero todas deben regresar a la atmósfera.