Vários mamíferos marinhos são capazes de mergulhos prolongados que duram bem mais de uma hora. O recorde pertence ao elefante marinho, que pode ficar debaixo d'água por até duas horas seguidas.
Entre as baleias, o cachalote prende a respiração por mais tempo, geralmente fazendo mergulhos de 90 minutos enquanto caça em águas muito profundas. Os mamíferos mergulhadores reduzem sua frequência cardíaca e desviam o sangue de suas extremidades para órgãos vitais durante mergulhos profundos. Estudos recentes mostram que eles também têm uma proteína de ligação de oxigênio chamada mioglobina em seus músculos, permitindo que armazenem oxigênio no tecido muscular durante o mergulho. Embora não prendam a respiração no sentido convencional, algumas tartarugas de água doce hibernam debaixo d'água por até seis meses. Essa façanha envolve diminuir sua taxa metabólica e absorver oxigênio da água circundante através da pele.
