Varios mamíferos marinos son capaces de realizar inmersiones prolongadas que duran más de una hora. El registro pertenece al sello de elefante, que puede permanecer bajo el agua por hasta dos horas a la vez.
Entre las ballenas, la ballena de esperma aguanta la respiración por más tiempo, a menudo realiza inmersiones de 90 minutos mientras caza en aguas muy profundas. Los mamíferos buceadores disminuyen su ritmo cardíaco y extraen sangre de sus extremidades a órganos vitales durante las inmersiones profundas. Estudios recientes muestran que también tienen una proteína de unión al oxígeno llamada mioglobina en sus músculos, lo que les permite almacenar oxígeno en el tejido muscular al bucear. Si bien no retienen la respiración en el sentido convencional, algunas tortugas de agua dulce en realidad hibernan bajo el agua durante seis meses. Esta hazaña implica reducir la tasa metabólica y absorber el oxígeno del agua circundante a través de la piel.
