O nome baleia designa vários tipos de cetáceos, mamíferos adaptados à vida aquática que povoam os mares abertos do mundo inteiro e se destacam por suas grandes dimensões. Algumas espécies têm mais de vinte metros de comprimento e a rorqual, ou baleia-azul, ultrapassa trinta metros.
Ao contrário dos cachalotes, as baleias não possuem dentes. Estes, embora presentes na fase embrionária, regridem depois até formar estruturas córneas denominadas barbatanas. Antes do aparecimento de materiais como o plástico e o aço, usavam-se varetas rígidas e resistentes feitas a partir dessas barbatanas para dar firmeza aos corpetes e colarinhos. Essas barbatanas, ou barbas, são os órgãos que determinam a diferenciação sistemática entre as subordens dos mistacocetos (cetáceos portadores de barbas) e odontocetos (cetáceos com dentes). Na parte posterior da cabeça localiza-se um par de orifícios nasais, os espiráculos, por meio dos quais a baleia expulsa o ar procedente dos pulmões. O ar sai sob pressão em forma de vapor, o que provoca o aparecimento de um potente jorro que pode alcançar seis metros de altura nas espécies de maior tamanho.
Ao contrário do homem, que armazena o ar principalmente nos pulmões, as baleias o guardam sobretudo nos músculos e no sangue. Essa característica fisiológica dá a esses cetáceos a capacidade de imergir por até noventa minutos sem necessidade de voltar à superfície para respirar. Antes de submergir, o animal esvazia os pulmões de ar e assim evita o bloqueio dos vasos sangüíneos provocado por bolhas de gás liberadas no sangue durante a subida para a superfície, quando, conseqüentemente, a pressão diminui. É esse fenômeno que provoca o chamado mal das profundidades nos mergulhadores que emergem com rapidez; para anular suas conseqüências, a natureza dotou os cetáceos daquele mecanismo de defesa.
A pele das baleias não tem pêlos e sob ela estende-se uma grossa camada de tecido gorduroso que proporciona isolamento térmico. Ao contrário do sentido do olfato, que têm pouco desenvolvido, a audição desses mamíferos é muito apurada e lhes serve para captar os sons emitidos por seus congêneres a grande distância. Esse mecanismo constitui a base de uma extraordinária linguagem, que os cientistas ainda não estudaram suficientemente.
As baleias alimentam-se sobretudo de plâncton, que, juntamente com água, ingerem em grandes quantidades ao abrir a boca. Ao fechá-la, a água é expulsa devido à pressão exercida pela língua que se aperta contra o palato. O alimento é então retido nas barbas, que atuam como peneira. Na primavera, quando o alimento é abundante nos mares próximos aos pólos, as baleias dirigem-se em massa a essas regiões para alimentar-se.
No outono, as calotas polares gelam e o plâncton desaparece; as baleias então migram rumo às águas tropicais para reproduzir-se. Algumas espécies executam cerimônias de corte durante a época da reprodução. O período de gestação é de 11 ou 12 meses. Os filhotes, denominados genericamente baleotes, nascem em águas temperadas, pois não possuem a camada de proteção gordurosa que protege os adultos e não poderiam suportar as temperaturas próximas de zero das águas setentrionais, onde muitas espécies vivem. O problema da amamentação dos filhotes em ambiente marinho é resolvido por um singular mecanismo fisiológico, controlado por um órgão muscular situado em torno do mamilo materno, que funciona como válvula. O leite, expulso a pressão para evitar perdas, apresenta uma notável riqueza nutritiva.
A baleia da Groenlândia (Balaena mysticetus) chega a medir vinte metros de comprimento, oito dos quais correspondem à cabeça. É de cor negra, com zonas claras na parte inferior da cabeça e outras regiões do corpo. A baleia-negra (Eubalaena glacialis) pode medir até 18 metros. Sua pele é coberta de manchas esbranquiçadas devido aos numerosos organismos parasitários que se alojam sobre ela.
As rorquais são baleias que se caracterizam pela forma achatada do crânio e por numerosas listas que sulcam a zona do ventre. A rorqual-gigante, ou baleia-azul (Balaenoptera musculus), ultrapassa os trinta metros e chega a pesar 130t; é o maior animal que já existiu durante toda a história da Terra. A rorqual comum (Balaenoptera physalus) ultrapassa vinte metros e setenta toneladas, tem o dorso azul escuro e o ventre claro e é a baleia mais rápida (sua velocidade de deslocamento alcança cerca de 55km por hora). O jubarte (Megaptera novaeangliae) mede cerca de dez metros e se caracteriza pelas grandes dimensões de suas barbatanas anteriores. Finalmente, a baleia-cinza (Eschrichtius robustus) chega a 15m e apresenta como traço peculiar grandes barbas laminares.