海洋哺乳动物是一类适于水生环境的特殊的哺乳动物类群，包括鲸目、鳍脚目和海牛目的所有动物以及食肉目的海獭和北极熊，在全世界总共有大致130个物种。它们都具有胎生、哺乳、靠肺呼吸、恒定体温等哺乳动物应有的特征。
鲸目动物（如鲸、海豚等）和海牛目动物（如儒艮、海牛）终身栖息在海里，为全水生生物；而鳍脚目动物（如海豹、海狮）需要到岸上进行交配、生殖和休息，食肉目的海獭和北极熊仅在海中捕食和交配，为半水生生物。
海洋是一个充满声音的世界，主要是因为声音是水下最为有效的能量传播方式，比光能、电磁能、热能等等都更为有效得多。海洋中绝大多数生命活动或自然现象都会发出各种水下声音。为适应水生环境，海洋哺乳动物在长期的进化过程中也进化出了高度发达的发声和听觉能力。它们大都在水下频繁地发出物种特异性的声音，以进行个体或群体间的通讯、交流。
其中，所有齿鲸亚目动物还进化出了高度发达的回声定位（也叫“生物声纳”）能力。它们通过鼻腔的发声复合体（又叫“喉唇”）发出高频超声脉冲声信号。该脉冲声信号经由其头部的脂肪团（通常称为“额隆”）聚焦并向水中发射，碰到前面的目标物（如“鱼群”）后回声传至其下颌的脂肪腔，由下颌脂肪腔接收并传至中耳，再至内耳产生听觉反应，从而实现其定位、导航、觅食、探测周围的环境等回声定位能力。
齿鲸亚目动物除了能发出用于回声定位的超声脉冲声信号以外，多数物种如宽吻海豚、中华白海豚、白鱀豚等还能发出频率较低（5-20千赫兹）的纯音哨叫声（听起来类似“口哨声”），主要用于通讯和交流。
虽然江豚等少数齿鲸亚目动物的成年个体很少发现发出频率在20千赫兹以下的纯音声信号，仅发出峰值频率在130千赫兹左右的高频回声定位脉冲声信号，但是有研究显示刚出生的长江江豚幼年个体会频繁地发出频率在2-4千赫兹的低频声信号。
迄今为止，须鲸的听觉能力还未被详细地研究过，仅根据形态解剖学和行为学研究估计，须鲸的听觉频率范围在7赫兹至22千赫兹，与人类的听觉频率范围相当。相比之下，其他海洋哺乳动物的听觉则灵敏得多，而且听觉敏感的频率范围非常宽。与人类高频听觉范围为20千赫兹相比，大多数海洋哺乳动物尤其是齿鲸亚目动物的听觉频率上限都在几十千赫兹以上甚至高达180千赫兹（如江豚）。
由于海洋哺乳动物都具有灵敏的听觉能力，而且听觉频率范围非常宽，它们不仅能听见其自身或同类发出的声信号，也能听见周围环境中各种其它自然的或人为的声信号，包括各种海洋噪声，如航运噪声、水下爆破噪声、水下钻探噪声、海军演习声纳噪声等。这些噪声可能会对海洋哺乳动物造成诸如行为干扰（如改变栖息地游向其它海域生活、冲上岸滩搁浅等）、听觉干扰致回声定位系统受损、致聋、致死或其它生理干扰等影响。
最近的研究发现，与一般的渔船和商船主要发出频率低于1千赫兹的低频噪声不同，小型高速快艇在行驶过程中产生高强度的中-高频噪声，频率高达超出100千赫兹。研究表明，在20-85米距离处、航速在15-40千米/小时、频率在1-125千赫兹范围内，小型高速快艇所发出的噪声可使海洋噪声的强度提高5-47分贝。船速越高或者距离越近时，快艇产生的水下噪声越强。
科研人员发现高速快艇噪声的频谱成分与中华白海豚的发声和听觉频率范围有较大重叠，可使其产生诸如听觉遮蔽、暂时性听觉阈值增加、激素分泌异常、避船等一系列生理和行为上的不良反应。