抹香鯨呈方形的大前額長在上顎的上方、頭骨的前邊，占其體長的1/4~1/3。這裏長著抹香鯨腦油器，一個橢圓形的結構包含在一個由結締組織構成的外殼之中。腦油器本身與結締組織外環繞的是稠密的鯨油---一種半流體的、光滑的油脂。氣囊束縛著抹香鯨腦油器的兩端，包圍著抹香鯨腦油器的頭骨與氣道都非常不對稱。兩個鼻腔無論在外形上還是功能上都差異極大，左側的用於呼吸，右側的用於發聲。
抹香鯨為什麼長著如此笨拙的巨大腦殼呢？原因之一可能是有助於聚焦滴答聲---滴答聲的作用是在漆黑一片的深海中利用回聲定位判斷獵物所在。抹香鯨也會通過這種滴答聲來進行交流，它們是3種抹香鯨中利用聲音最多的一種。
抹香鯨棒形的下顎包含20~26對大牙齒，而侏儒抹香鯨有8~13對，小抹香鯨有10~16對。這些牙齒似乎並非用於進食，因為據發現，進食充足的抹香鯨都少有牙齒，甚至沒有下顎；而且，直到抹香鯨性成熟時，牙齒才會長出來。
一般來說，沒有一個種群的抹香鯨上顎會長牙，即使長了，牙齒通常也不會進出。小抹香鯨科的牙齒細小，非常尖銳、彎曲，且沒有釉質。
抹香鯨的皮膚除了頭部與尾鰭之外，都是起皺的，形成了不規則的波浪形表麵。低低的背鰭如同覆蓋著一層粗糙的白色老繭，成熟的雌性尤為明顯。
抹香鯨會多次潛入深海捕食，其平均深度約為400米，持續35分鍾左右，盡管它們能夠潛至1000多米深，並持續1個多小時。抹香鯨在潛水間歇會浮到水麵呼吸，平均呼吸時間為8分鍾左右。下潛時，抹香鯨把尾鰭直直地伸在水外，身體幾乎與水麵垂直。
不論是雌性抹香鯨還是雄性抹香鯨，魷魚類都為其重要食物。雌性抹香鯨會花費約75%的時間用來進食，盡管雌性的進食量要小於雄性。但是，它們偶爾也會捕食巨型魷魚，魷魚吸盤所造成的傷痕會留在它們的頭部，作為水下戰鬥的見證。雄性抹香鯨喜歡捕食雌性吃剩的、更大型的獵物，另外，雄性還會吃相當多的魚，包括鯊魚和鰩魚。
小抹香鯨和侏儒抹香鯨的頭部更傾向於圓錐形，就其與整個體長的比例而言，比抹香鯨要小得多。這兩個小抹香鯨種群看起來很像鯊魚---垂吊的嘴部，尖銳的牙齒，以及頭部側麵類似魚鰓裂口的弧形痕跡。因為主要捕食魷魚和章魚，所以小抹香鯨種群長著扁平的吻部。由於它們還捕食深海魚類和螃蟹，所以偶爾也會成為海底掠食者。除此之外，它們的獵食對象與抹香鯨無異。
環球“航海家”
全球很少有像抹香鯨這樣分布廣泛的動物，它們占據著從兩極附近到赤道的所有水域。雌性與雄性在一年中的大部分時間，在地理位置上都會分開，雌性與幼仔生活在緯度低於40毅的溫暖水域中，而雄性則會隨著其年齡增長以及體型增大，向更高的緯度行進。最大的雄性抹香鯨在靠近北極邊緣處以及南極的浮冰區被發現。為了進行交配，雄性抹香鯨必須要遷移到雌性的所在地---熱帶區域。
基因研究表明，所有的抹香鯨族群都大體類似。線粒體DNA隻能通過母體遺傳，這表示在小於一個大洋海盆的範圍內，不存在地理結構差異。有一半的核DNA是通過分布廣泛的雄性遺傳的，而核DNA更具有地理同一性，這說明在海洋中的抹香鯨族群之間，不存在明顯的區別，而且無論存在什麼區別都是海洋族群之間的區別。它們生活在深水中，深度通常超過1000米，並且遠離陸地，大陸架邊緣看起來很適合它們。
小抹香鯨也分布於世界各地，在溫帶、亞熱帶、熱帶海域的深水中都可以發現小抹香鯨的蹤跡。而侏儒抹香鯨則出現在較為溫暖的水域。
這兩類小抹香鯨種類會花費大量的時間靜靜地躺在水麵處，露出其頭部背麵，而尾部則隨意地懸垂。小抹香鯨膽小，且遊動速度緩慢，它們自己絕不會遊向船隻，但是當其靜靜地躺在水麵時，卻很容易靠近船隻。它們以緩慢的、優雅的姿態浮上水麵呼吸，並不引人注目。當小抹香鯨科種類受到驚嚇或遇到危險時，它們會釋放出一種紅棕色的腸液，以幫助它們逃離掠食者(諸如大型鯊魚和虎鯨)，這種腸液類似於章魚釋放的墨汁。小抹香鯨科種類的眼睛，在光線微弱的深海中也能發揮一定的功能。
對於小抹香鯨和侏儒抹香鯨的繁殖策略，我們知之甚少。這兩個種群都沒有顯現出性二態，這一點與性二態明顯的抹香鯨截然相反。成年雄性小抹香鯨的體型看起來有其生殖優勢，因此，小抹香鯨科種類可能擁有與抹香鯨迥異的交配體係。
成熟的大型雄性抹香鯨(年齡近20歲或更大時)會從極地遷移至赤道，在那裏，它們徘徊於組群之間，尋找適合的雌性與其進行交配。至於雄性的往返是一年一次還是兩年一次，目前還不清楚。雄性與每個組群共度的時間有所不同，數分鍾至數小時不等。處於生殖期的雄性就像發情期的公象，處於“狂暴”狀態，它們通常會彼此回避，但偶爾也會發生爭鬥，某些成年雄性頭部深深的傷痕可以證明。從這些傷痕的間距來看，毫無疑問，是由其他雄性的牙齒造成的。