O esqueleto dos mamíferos têm sofrido diversas modificações ao longo dos tempos. Os membros anteriores modificaram-se e tornaram-se em barbatanas e os ossos dos membros posteriores desapareceram por completo. Permanece ainda uma zona pélvica, como um mero vestígio da musculatura ventral.  A maior parte das costelas dos golfinhos não estão ligadas ao externo; e as que se encontram ligadas, estão juntas, permitindo que a caixa toráxica se esmague a altas pressões sem provocar danos. O crânio é lançado para a frente e alinha com a coluna vertebral e a coluna cervical, que na maior parte das espécies está fundida uma na outra.

Nos machos, a abertura genital é em frente do anûs. O longo pénis, que normalmente se encontra completamente dentro do corpo, está quase sempre retraído e emerge apenas quando o golfinho tem uma erecção. O par de testículos encontra-se escondido dentro da cavidade abdominal, perto dos rins. Nas fêmeas, a abertura genital também se encontra na barriga, onde se localizam os órgãos genitais e urinários. As duas glândulas mamárias estão dos dois lados da abertura genital e os mamilos encontram-se retraídos. Contudo estes estendem-se durante a amamentação, pois o bebé golfinho não consegue modificar o formato da boca de forma a "sugar" o leite, tendo por isso de formar uma passagem entre a língua e a boca, na qual recolhe o leite da mãe.

Os rins são grandes e consistem em muitos lombos interligados e "empacotados". O mesmo tipo de rins pode ser encontrado nas focas e ursos, por isso não podemos avaliar o valor de adaptação para a vida na água. Os rins dos golfinhos contêm também estruturas especiais que ajudam na filtragem enquanto mergulham.

Existem diversas partes notáveis no sistema circulatório dos golfinhos. Uma delas é a extraordinária rede de vasos sanguíneos. Pensa-se que esta rede fabulosa tem como função proteger os órgãos vitais dos efeitos da pressão da água e aprisionar qualquer bolha de hidrogénio que se possa formar na ascensão do golfinho de zonas de altas pressões. O cérebro recebe constantemente sangue, mesmo durante mergulhos profundos. Outro aspecto notável da rede sanguínea é minimizar a perda de calor no corpo do golfinho, pois os vasos sanguíneos são estendidos a todas as partes do corpo e mesmo aos extremos como as barbatanas. Mas a rede sanguínea também permite a diminuição do calor. Em vez de obrigar o sangue a atravessar perto da espinha dorsal, o golfinho contrai determinada artéria e obriga o sangue a passar mais perto da pele, libertando calor.

A pele de um golfinho é lisa e suave. Está constantemente a ser substituída. Para além disso é extremamente sensível ao tacto e cicatriza com muita facilidade. Virtualmente, cada golfinho adulto carrega parte dos registos acerca de interacções com companheiros, inimigos e o meio ambiente, codificados num conjunto de cicatrizes nas suas peles. Isto tem sido útil aos investigadores e cientistas, para identificarem individualmente um animal.

A face dos golfinhos pode ser considerada deveras inexpressiva. Os olhos podem alargar-se e escurecer com a excitação, ou estreitar abruptamente com a raiva, mas o perpétuo sorriso característico na maior parte das espécies de golfinhos nada nos diz acerca do estado emocional. Alguns golfinhos têm aquilo a que chamamos de "bico de ave" ... outras espécies não possuem nada na cabeça. Não existe ouvido externo, apenas uma pequena abertura de cada lado da cabeça, que não aparenta ser usado para audição. Em frente encontram-se os olhos, cuja função é independente um do outro. Na maior parte das espécies, os maxilares são direitos, alongados e estreitos. Na parte posterior do maxilar superior, situa-se uma área de tecido gorduroso conhecida por "Melão". O cérebro fica mesmo na parte de trás do crânio. Muitas espécies de golfinhos têm um grande número de dentes, alguns mais de 200. Ao contrário dos outros mamíferos, os machos com dentes não possuem dentes de leite mas desenvolvem um único conjunto de dentes que jamais será substituído. Situado no topo da cabeça, por detrás do melão, encontra-se um orifício de respiração. Em todas as espécies, este orifício está sempre fechado e só pode ser aberto por acção muscular. Existem duas passagens nasais no crânio, que se junta a um único tubo que se une ao fim da traqueia. O facto de a traqueia e o esófago do animal estarem completamente separados, permite ao animal alimentar-se debaixo de água sem se afogar.

Muitos golfinhos possuem uma barbatana dorsal em que o tamanho varia de espécie para espécie. É desconhecido o motivo que levou ao desenvolvimento desta barbatana. Pelo que conhecemos, não existe nada análogo nos antepassados terrestres dos cetáceos. Mas como a barbatana dorsal não possui ossos, não é surpreendente que não apareça nos fósseis. Contudo a existência desta barbatana não é essencial à sobrevivência do cetáceo.

São duas barbatanas posteriores que constituem a cauda do golfinho. São achatadas e horizontais e consistem em tendões e fibras sem ossos. A função destas barbatanas é servirem de pás para impulsionar o movimento do golfinho.