El cervell és el més gran conegut de qualsevol animal modern o extingit, pesant una mitjana d'uns 7,8 quilograms (17 lliures), més de cinc vegades més pesat que el d'un humà, i té un volum d'uns 8.000 cm3. Tot i que els cervells més grans generalment es correlacionen amb una intel·ligència més alta, no és l'únic factor. Els elefants i els dofins també tenen cervells més grans que els humans. El cachalot té un quocient d'encefalització inferior a moltes altres espècies de balenes i dofins, inferior al dels simis antropoides no humans, i molt més baix que els humans. El cervell del cachalot és el més gran de tots els mamífers, tant en termes absoluts com en termes relatius. El sistema olfactiu és reduït, suggerint que el cachalot té un mal sentit de l'olfacte i el gust. En canvi, el sistema auditiu és ampli.
8.000 cm3