Longtemps, on a cru que la vue des baleines était très peu développée. Nous savons qu’avec l’écholocation, les baleines à dents utilisent leurs « oreilles » pour voir leur environnement. Pourtant, la précision avec laquelle les dauphins effectuent leurs sauts ou attrapent leurs proies témoigne de leur acuité visuelle dans l’eau, mais aussi hors de l’eau. Les individus vivant en captivité réduiraient même l’utilisation de l’écholocation dans leurs activités alors que la vision prendrait plus de place.
Lorsque la lumière pénètre dans l’eau, les couleurs disparaissent une à une et il fait de plus en plus sombre. Les cétacés sont bien adaptés à la vision dans les profondeurs : ils sont particulièrement réceptifs à la lumière bleutée et leurs photorécepteurs sont très nombreux et très denses. De plus, ils ont une membrane réfléchissante derrière la rétine, comme celles des chats, dont les yeux brillent dans la nuit. Hors de l’eau, les baleines doivent résoudre un problème de myopie ; elles y parviennent entre autres en modifiant la courbure de leur cornée et en rétrécissant la pupille jusqu’à ce que l’ouverture soit aussi petite qu’une tête d’épingle. Donc lorsque les baleines sortent la tête de l’eau, c’est peut-être qu’elles jettent un coup d’œil pour voir ce qui se passe en surface.