В отличие от рыб, млекопитающим и рептилиям необходимо всплывать на поверхность моря, чтобы дышать воздухом, и многие из них выходят на берег, чтобы рожать детенышей или откладывать яйца. Тем не менее они хорошо приспособлены к жизни под водой. Их организм устроен так, чтобы сохранять кислород. Когда тюлень ныряет, его пульс может замедлиться со 140 до 15 ударов в минуту. У млекопитающих высокая температура тела, в воде они теряют тепло быстрее, чем на воздухе. Поэтому у большинства морских млекопитающих имеется особая прослойка жира, называемого ворванью, которая находится под кожей и обеспечивает тепловую изоляцию. Рептилии, которые являются холоднокровными, сохраняют тепло другими способами. Чтобы вывести потомство, морские игуаны греются на солнце, перед тем как нырнуть в воду; морские черепахи решают эту проблему тем, что живут преимущественно в тропических морях. Морским млекопитающим и рептилиям приходится выходить на берег, где они очень неуклюжи, так что многие из них становятся добычей охотников.

Морские млекопитающие дышат легкими и им периодически необходимо всплывать, чтобы набрать воздуха, а рыбы, с помощью жабер, дышат раствореным в воде кислородом.