Τα θαλάσσια θηλαστικά είναι υδρόβια θηλαστικά που εξαρτώνται από τον ωκεανό και άλλα θαλάσσια οικοσυστήματα για την ύπαρξή τους. Θαλάσσια θηλαστικά είναι οι φώκιες, οι φάλαινες, τα σειρηνοειδή, οι θαλάσσιες ενυδρίδες και οι πολικές αρκούδες. Είναι μια άτυπη ομάδα. Μπορούν να ενωθούν άτυπα σε μια ομάδα από την κοινή εξάρτησή τους από τα θαλάσσια περιβάλλοντα για διατροφή και επιβίωση.
Η προσαρμογή των θαλάσσιων θηλαστικών σε ένα υδρόβιο τρόπο ζωής ποικίλει μεταξύ των ειδών. Τα κητοειδή και τα σειρηνοειδή είναι πλήρως υδρόβια και ως εκ τούτου δεν πρέπει να βρίσκονται εκτός του νερού. Οι φώκιες και τα θαλάσσια λιοντάρια είναι ημιυδρόβια. Περνούν το μεγαλύτερο μέρος του έτους στο νερό αλλά επιστρέφουν στη ξηρά για σημαντικές δραστηριότητες όπως το ζευγάρωμα, την αναπαραγωγή και την πτερόροια. Σε αντίθεση, οι βίδρες και οι πολικές αρκούδες είναι πολύ λιγότερο προσαρμοσμένες στον υδρόβιο τρόπο ζωής. Η διατροφή των θαλάσσιων θηλαστικών διαφέρει σημαντικά. Άλλα τρέφονται με ζωοπλαγκτόν, άλλα τρέφονται με ψάρια, καλαμάρια, οστρακοειδή, θαλάσσιο χορτάρι ενώ άλλα τρέφονται τρώγοντας άλλα θηλαστικά. Ενώ ο αριθμός των θαλάσσιων θηλαστικών είναι μικρός σε σύγκριση με αυτά που βρίσκονται στη ξηρά, ο ρόλους τους σε διάφορα οικοσυστήματα είναι μεγάλος, ειδικά όσον αφορά τη διατήρηση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, μέσω διαφόρων διαδικασιών συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης των πληθυσμών των θηραμάτων. Αυτός ο ρόλος στη διατήρηση των οικοσυστημάτων δημιουργεί μια ιδιαίτερη ανησυχία για αυτά καθώς το 23% των θαλάσσιων θηλαστικών απειλούνται με εξαφάνιση.
Τα θαλάσσια θηλαστικά κυνηγήθηκαν για πρώτη φορά από αβορίγινες λόγω του κρέατος τους ή για άλλους σκοπούς. Τα θαλάσσια θηλαστικά ήταν επίσης στόχος για μια εμπορική βιομηχανία, οδηγώντας σε απότομη πτώση των πληθυσμών των εκμεταλλευομένων ειδών, όπως των φάλαινων και των φώκιων. Το εμπορικό κυνήγι οδήγησε στην εξαφάνιση των θαλάσσιων αγελάδων, του θαλάσσιου βιζόν, του ιαπωνικού θαλάσσιου λιονταριού και της φώκιας της Καραϊβικής. Αφού η εμπορική εκμετάλλευση των ειδών τελείωσε, μερικά είδη όπως η γκρίζα φάλαινα και η βόρεια φώκια ελέφαντας έχουν καταγράψει ανάπτυξη στον πληθυσμό τους, ενώ άλλα είδη όπως η φάλαινα του Βόρειου Ατλαντικού απειλούνται με εξαφάνιση. Εκτός από το κυνήγι, τα θαλάσσια θηλαστικά μπορούν να σκοτωθούν από αλιείς ως παρεμπίπτοντα αλιεύματα, καθώς παγιδεύονται μέσα στα δίχτυα και δεν μπορούν να βρουν τρόπο διαφυγής. Η αυξημένη κίνηση στους ωκεανούς προκαλεί προβλήματα, καθώς γρήγορα πλοία συγκρούονται με μεγάλα θαλάσσια θηλαστικά. Η υποβάθμιση του οικοτόπου επίσης απειλεί τα θαλάσσια θηλαστικά και την ικανότητά τους να βρουν και να πιάσουν τη διατροφή τους. Η ηχορύπανση μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τα ηχοτοποθεσιακά θηλαστικά, ενώ οι επιπτώσεις της παγκόσμιας υπερθέρμανσης προκαλούν προβλήματα στα περιβάλλοντα της Αρκτικής.
