鯨魚睡覺時採取兩種不同的模式：單側睡眠和浮游睡眠。
單側睡眠：鯨魚在睡眠時關閉一側大腦，使其處於休息狀態，而另一側大腦保持清醒，以便在休息的同時維持警覺狀態。這種睡眠模式允許鯨魚在睡眠期間保持平衡和游泳能力。例如，當鯨魚的右腦休息時，它會游到水面，使左眼朝向水面，然後進入睡眠狀態。當左腦休息時，鯨魚會下潛到更深的水域，使右眼朝向水面。這種睡眠模式的週期通常持續15至20分鐘。
浮游睡眠：鯨魚在水中懸浮，全身放鬆，進入深度睡眠狀態。這種睡眠模式通常在晚上進行，讓鯨魚在充分休息的同時避免受到潛在的危險。在浮游睡眠中，鯨魚的身體變得非常鬆弛，呼吸變得緩慢，通常每分鐘呼吸一次。這種睡眠模式可以持續幾分鐘到幾小時不等。
鯨魚在睡眠時還需要保持呼吸，因爲它們是用肺呼吸的哺乳動物。它們通過在水面下閉氣來維持睡眠狀態，直到醒來並浮上水面呼吸換氣。鯨魚的睡眠時間相對較短，通常在6至24分鐘之間，相當於人類的打盹。抹香鯨在睡眠時僅有一半大腦處於睡眠狀態，另一半則保持清醒，以控制呼吸功能。