海豚的智商较高，成年海豚大脑重量约1.6公斤，与人类大脑重量（约1.5公斤）相当，且大脑沟回复杂，脑细胞发达，这为高智商提供了物质基础。部分海豚种类的脑容量惊人，如虎鲸的脑容量约为5900立方厘米，抹香鲸的脑容量约为7800立方厘米，远超人类的1350立方厘米。
海豚大脑皮层负责高级认知功能，比人类还要厚，且拥有特殊的额叶区域（旁边缘叶），连接情感和理性部分，可能与其社会情感能力有关。
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