O cerebro é o máis grande coñecido de calquera animal moderno ou extinto, pesando en media uns 7,8 quilos (17 lb), máis de cinco veces máis pesado que o humano, e ten un volume de aproximadamente 8,000 cm3. Aínda que os cerebros máis grandes xeralmente se correlacionan cunha maior intelixencia, non é o único factor. Os elefantes e os golfiños tamén teñen cerebros máis grandes que os humanos. O cachalote ten un cociente de encefalización máis baixo que moitas outras especies de baleas e golfiños, máis baixo que o dos monos antropoides non humanos, e moito máis baixo que os humanos. O cerebro do cachalote é o máis grande de todos os mamíferos, tanto en termos absolutos como relativos. O sistema olfativo é reducido, o que suxire que o cachalote ten un pobre sentido do olfacto e do gusto. Por outro lado, o sistema auditivo é ampliado.
8.000 cm3