海豚脑部发达不逊于灵长类. 从解剖学的角度来看,海豚的脑部非常发达,不但大而且重.海豚大脑半球上的脑沟纵横交错,形成复杂的皱褶,大脑皮质每单位体积的细胞和神经细胞的数目非常多,神经的分布也相当复杂.例如,大西洋瓶鼻海豚的体重250千克,而脑部重量约为1500克（这个值和成年男性的脑重1400克相近)脑重和体重的比值约为0.6,这个值虽然远低于人类的1.93,但却超过大猩猩或猴类等灵长类. 至于海豚大脑半球上由脑沟所形成的皱褶,根据研究显示,大西洋瓶鼻海豚的皱褶甚至比人类还多,而且更为复杂,它们的大脑皮质表面积为2500平方厘米,是人类的1.5倍.海豚脑部神经细胞有密度与人类或黑猩猩的几乎没有差别.换句话说,海豚脑部神经细胞的数目,比人类或黑猩猩的还要多.因此,无论是从脑重量和体重的比,或是从大脑皮质的皱褶数目来看,大西洋瓶鼻海豚脑部的记忆容量,或是信息处理能力,均与灵长类不相上下.