Le cachalot est, par son aspect, le plus singulier des cétacés. Il n’a pas la taille des grands balénoptères, puisque les mâles mesurent 15 à 18 mètres de long et les femelles 10 à 11 mètres, mais certains spécimens peuvent atteindre et même dépasser les 20 mètres. La tête, énorme, parait tronqué et se termine verticalement. Comme elle est aussi large que le corps, elle se confond avec lui, sans solution de continuité. Sur le dos, à peu de distance de la queue, on trouve de nombreuses protubérances, mais l’animal ne possède pas de véritable nageoire dorsale. Les nageoires pectorales, qui mesurent 2 mètres de long sur 1 mètre de large portent, à la partie supérieure, 5 sillons longitudinaux correspondant aux doigts, tandis que la nageoire caudale, large de 4.5 mètres ne présente aucune taille profonde.

Ses bords sont dentelés chez les individus jeunes, et lisses chez les sujets ages. L’évent est une fissure en forme de S longue de 20 à 30 centimètres, placé sur le bord antérieur du museau, au sommet de la tête, un peu à gauche de la ligne médiane, et son souffle est dirigé obliquement. Les petits yeux se trouvent au dessus de l’articulation de la bouche, et les oreilles sont situés sous les yeux. La mandibule est plus étroite et plus courte que la mâchoire supérieure qui la recouvre complètement quand la bouche est fermée. Elle porte 16 à 30 dents coniques de chaque cotés, alors que la mâchoire supérieure en est dépourvue.

La structure du crâne est très caractéristique. La partie frontale forme une large cavité, limité vers le bas par une bouche fibreuse, et rempli d’une substance huileuse contenue dans une gigantesque poche : le spermaceti. Cette substance est très apprécié autrefois pour les fabrications exigeant un corps gras d’une finesse et d’une qualité exceptionnelle, parfumerie et pharmacie notamment. Un cachalot adulte peut fournir jusqu’à 100 kilos de spermaceti. La peau luisante, nue, parfaitement lisse, est noire sur tout le dessus du corps et s’éclaircit sur le ventre.

On trouve des cachalots dans tous les océans du globe. Ce sont des animaux grégaires. Les mâles forment des harems en réunissant autour d’eux un nombre parfois important de femelle. A l’instar de ce qui se produit chez certains herbivore, le patriarche, ou pacha expulse du troupeau les jeunes mâles qui voyagent seul et sont sujet à des mésaventures du à leur inexpérience, tel que l’échouage. On assiste parfois à des échouages collectifs qui semblent dus à une interprétation erronés des signaux d’écholocation, peut-être à cause de la nature du fond marin.

Le cachalot a une densité plus faible que les autres cétacés et flotte une fois mort. Pour plonger, il pique vers le fond la tête la première. On voit sa nageoire caudale se dresser hors de l’eau, et il descend à la verticale, parfois à des profondeurs considérables. Les bancs de céphalopodes, et en particuliers les calamars géants qui consistent en sa nourriture préférée, se déplacent entre 300 et 360 mètres de fond, mais on sait que le cachalot peut plonger jusqu’à 1000 mètres de profondeur si ce n’est plus. La plongée peut durer plus d’une heure ce qui requiert une remarquable adaptation à cet exercice. Il semble que l’hémoglobine fixe une plus grande quantité d’oxygène que chez les autres mammifères ce qui permet d’accumuler dans les muscles une réserve d’oxygène utilisés lors des plongés prolongés.

Les accouplements se produisent probablement pendant l’hivers lorsque les harems émigrent vers les eaux tempérés. La gestation dure 12 à 16 mois. La femelle ne donne habituellement qu’un seul petit qui mesure 5 mètres. Elle le nourrit pendant au moins 6 mois. La durée de vie maximale est maintenant connue et peut durer jusqu’à 77 ans.

En plus de la graisse et du spermaceti, le cachalot fournit une substance de très grande valeur : l’ambre gris. Il s’agit d’une concrétion élaboré dans l’intestin autour d’un corps dur non digestible qui sert de support. Elle a l’aspect de la cire, une odeur musquée, et possède la propriété de fixer les parfums, ce qui la fait utiliser depuis l’antiquité en parfumerie. Rejetée avec les celles, l’ambre gris peut-être récoltée en petite quantité sur les grèves. Mais quand il est prélevé directement dans l’intestin, un seul cachalot peut fournir jusqu’à 450 kilos (maximum). Sa valeur marchande toujours très élevée, est fonction de sa couleur.