Neste proceso de transformación tamén se debe destacar a evolución dos sentidos. A vista adaptouse con modificacións que lles permiten ver coa mesma claridade dentro e fóra da auga, aínda que isto só é útil nas augas superficiais, onde a luz permite a visión. O sentido do tacto asume roles esenciais, tanto na natación (algúns golfiños teñen unha grande sensibilidade corporal que lles permite nadar de forma máis eficiente, dado que a súa pel transmite os movementos que perciben na auga), como na socialización, sendo o contacto físico un importante estímulo de unión, especialmente entre nais e crías. Mais os maiores avances prodúcense na audición, fundamental baixo a auga porque o son se propaga máis rápido aquí que no aire. En concreto, os odontocetos teñen o sistema de ecolocalización máis desenvolvido do mundo animal, emiten sons e reciben os seus rebotes coa precisión do sonar para localizar todo o que teñen ao redor e para comunicarse. Dispoñen tamén dun sentido extra que favorece a difícil orientación nun ambiente tan complexo e "deserto" como a alta mar, sentido co que perciben as variacións nos campos magnéticos para determinar os puntos cardinais e trazar as súas rutas de migración.
Aínda que seguen a ter pulmóns, estes están preparados para almacenar unha enorme cantidade de osíxeno, o que, xunto con algunhas especializacións do seu sistema circulatorio, permítelles afrontar as grandes presións submarinas e os converte en fantásticos mergulladores. A diferenza de nós, cando un cetáceo se somerxe baleira parte do aire dos seus pulmóns para evitar a flotabilidade que provocaría. Os seus pulmóns son diferentes dos nosos, cada un está dividido en dúas partes e, mentres que a parte superior acumula a reserva de aire, só a parte inferior, que contraen, recibe o fluxo sanguíneo, reducindo así a absorción de nitróxeno e impedindo a formación das perigosas burbullas que causan as embolias da enfermidade por descompresión. A respiración nos cetáceos é un proceso voluntario, que controlan e dominan.