Lumba-lumba bernapas dengan paru-paru, bukan insang seperti ikan pada umumnya. Mereka memiliki lubang sembur di bagian atas kepala yang digunakan untuk bernapas. Lumba-lumba harus naik ke permukaan air untuk mengambil napas secara teratur. Mereka dapat menahan napas hingga 20 menit, namun biasanya bernapas setiap 2-3 menit.
Sistem pernapasan lumba-lumba sangat efisien, memungkinkan mereka untuk menyelam jauh dan tetap berada di bawah air untuk waktu yang lama. Mereka memiliki diafragma yang kuat yang membantu mengembang dan mengempiskan paru-paru, dan trakea yang panjang dan sempit yang membantu menghangatkan dan melembabkan udara yang dihirup.