A pesquisa indica que, pelas medidas humanas de inteligência, os golfinhos são a segunda espécie mais inteligente do planeta. Imagens de ressonância magnética mostram que os golfinhos são autoconscientes, e outras pesquisas sugerem que os mamíferos marinhos têm uma vulnerabilidade especial para sofrimento e trauma.
Os golfinhos têm cérebros altamente desenvolvidos, que são de um tamanho impressionante em relação ao tamanho de seus corpos. O neocórtex de um golfinho é notavelmente expandido em relação a outras espécies, o que sugere que os golfinhos são capazes de pensamento de ordem superior e processamento avançado de emoções. Os golfinhos também são capazes de compreender sistemas simbólicos de comunicação e compreender conceitos abstratos, ambos particularmente semelhantes aos humanos.