不借助任何装置的潜水员，一般只能下潜到五六十米的深度，而且在水下逗留的时间最多也就几十分钟。然而海兽就不同了。海兽的潜水本领比人类要高超许多。
生活在海洋中的各种海兽，因为其摄取食物不同，潜水深度也是不同的。海豚以各种鱼类为食，它可下潜到100米～300米的深度，时间可达4～5分钟。抹香鲸有食深海大王乌贼的习性，所以每当它发现爱吃的猎物，总是穷追不舍，最深能下潜到千米水深。
常识告诉我们，潜水越深，潜水者所受的水压就越大。如果海兽下潜到千米以下的海水深处，它所承受的压力达数百个大气压。那么，人们有理由提出这样的疑问，海兽为什么有如此之高的耐压性？海兽的身体组织究竟是如何适应水下的压力变化的？这些问题是科学家多年来一直研究讨论的课题，因为这项研究有助于帮助人类潜入更深的水中。
生命离不开氧，海兽和鱼类一样，在海水中也不能离开氧气。但是，海兽和鱼不同，海兽因没有鳃，不能直接从海水中摄取氧。因此，为了潜水的需要，海兽下潜时体内必须储备所需的氧。这样海兽的体内储氧能力要比陆生兽类大得多。人们观察发现，斑海豹在潜水时，有时是呼气后潜水，有时又是吸气后潜水，这说明海豹在下潜过程中，肺内的储氧并不是主要的，而是通过血液来进行的。因此，海兽的血液是它的“氧气仓库”。
海兽除血液储氧外，肌肉也有较强的储氧作用。海兽肌肉中所含呼吸色素要比陆生兽类高出许多倍，储氧可占全身储气量的50％。由于海兽长时间潜水生活的需要，其身体结构已发生许多变化。例如，它们的胸部等处有许多特殊的血管网，静脉管里有许多活瓣，在短时间内积蓄大量血液。当需要潜水时，全身血管收缩，产生大量过剩血液。通过这种储存方式，减轻了心脏负担，填补了因肺气被压缩而形成的胸腔空间，提高其潜水适应性。
不仅如此，海兽既能迅速下潜，也能骤然上浮，在千米水深范围内，上上下下，而不会患潜水病。这是为什么呢？人们发现，鲸在潜水时，胸部会随外界压力的增加而收缩，肺也随之缩小，肺泡自然变厚，气体交换停止。这样氧气就不会溶解于血液中，鲸自然不会患潜水病了。人则不然，人在潜水时，仍需要不断补充空气，肺泡也不收缩，氧气必然会溶解到血液中去。
揭开海兽潜水之谜，对于人类开发海洋非常有益。但是，这方面的理论很不完善，特别是将海兽不患潜水病的生理机制完全用于人类的潜水活动，则有较大的差距。人们期望着在不远的将来，也能和海兽一样随时潜入海水深处，不再为潜水病所困扰。