Ноздрите са две при баленовите и една при зъбатите китове. Намират се на горната част на главата и са снабдени с клапи. Рефлекторно дишането се прекратява, когато са под водата и започва при излизане на повърхността. Благодарение на особения строеж на глътката въздухоносните пътища са отделени от храносмилателната система, което позволява на китоподобните по-лесно да дишат дори в устата да има вода. Носният канал е свързан със специфични носни торби, които изпълняват функция на звуков орган. Трахеята и бронхите имат съкратителна способност, което улеснява дишането. Белите дробове са едноделни със силно развита гладка мускулатура, твърди и еластични. При едно вдишване обновяват около 80% от въздуха. Понижената чувствителност на дихателния център към натрупване на въглероден диоксид и високото съдържание на хемоглобин в кръвта и миоглобин в мускулите им позволява продължителен престой под водата. Броят на алвеолите е по-голям, по размери са по-големи от тези при сухоземните бозайници.Китоподобните са способни да стоят под вода от 2 – 10 до 30 – 40 минути (кашалота до 1,5 час). Тази продължителност се дължи както на значителния капацитет на белия дроб, така и на високото съдържание на миоглобина в мускулите. Кислородният капацитет на кръвта е увеличен благодарение на повишеното ниво на хемоглобина и повышената концентрации на еритроцитите.Дишането при китоподобните се изразява в дълбоко издишване след продължително стоене под водата, наколко промеждутъчни вдишвания и издишвания и дълбоко вдишване преди потапяне отново. Когато китът изплува на повърхността силната струя въздух се смесва с водата и образува характерен фонтан. При различните видове фонтанът е различен по височина и форма. При по-едрите представители силата на издишания въздух е толкова голяма, че в спокойни води се чува от голямо разстояние.При потапяне под водата пулсът се забавя повече от два пъти, а кръвоноснабдяването на различните части се променя, така че мозъка и сърцето винаги да са снабдени с кислород. Най-малко количество кислород се доставя до мускулите.