鲸鱼作为哺乳动物，其呼吸系统与鱼类完全不同，因此不具备鱼鳃这一器官。鲸鱼通过肺进行气体交换，需定期浮出水面呼吸。它们的鼻孔（气孔）位于头顶，便于在游泳时快速呼吸。这种呼吸方式要求鲸鱼保持较高的代谢率，以支持频繁的浮潜活动。

鲸鱼的呼吸系统与其海洋生活方式高度适应。例如，蓝鲸每次呼吸可交换约90%的肺部空气，远超人类。此外，鲸鱼的肌肉和脂肪层能有效储存氧气，支持其深潜行为。尽管没有鱼鳃，鲸鱼通过进化发展出了高效的呼吸和代谢机制，使其能够在海洋中生存。例如，抹香鲸可潜至2000米以下的海底，并持续呼吸长达2小时。