I delfini sono mammiferi perché hanno tutte le caratteristiche principali dei mammiferi; respirano attraverso i polmoni, sono a sangue caldo, producono latte per la loro prole e hanno i capelli. Esistono anche prove evolutive che collegano i delfini e le balene ad altri mammiferi.
Sebbene i delfini e le balene non abbiano capelli o pellicce facilmente visibili, hanno i capelli prima della loro nascita. Inoltre, alcuni adulti hanno baffi o capelli in cima alla testa.
Un altro segno del fatto che i delfini sono mammiferi è il fatto che hanno soffiature invece di branchie. Con le branchie, i pesci sono in grado di respirare sott'acqua, ma con uno sfiatatoio, i delfini devono tornare in superficie per respirare l'aria.
Anche i delfini sono diversi dai pesci in quanto possono regolare la propria temperatura corporea. Questo perché sono a sangue caldo, mentre i pesci sono a sangue freddo e cambiano la temperatura con l'acqua che li circonda.
I delfini hanno anche appendini simili a un arto attaccati al retro dei loro scheletri, che sono nascosti nei loro corpi vicino alla coda. Queste "membra" suggeriscono che i delfini sono discendenti di mammiferi che sono entrati nel mare e alla fine si sono evoluti per diventare delfini. In effetti, il parente vivente più vicino dei delfini, oltre alla balena, è l'ippopotamo.