Es un mamífero acuático estrechamente relacionado con las ballenas, pues forma parte del orden Cetácea. Miden en promedio de 2.5 a 3.7 metros y pesan entre 190 y 450 kilogramos. Las diferencias en el tamaño del cuerpo y dimensiones del cráneo pueden estar relacionadas con los diferentes hábitats.

En promedio, los machos maduros son ligeramente más largos que las hembras, y considerablemente más pesados. Como los jóvenes, las hembras crecen aceleradamente hasta aproximadamente los 10 años de edad.

Tiene un cuerpo liso, aerodinámico, fusiforme, adaptado para la vida en el ambiente acuático. La coloración es de un gris no descriptible a un gris verdoso o gris oscuro en la parte trasera, descolorándose a gris claro y casi blanco en el vientre, la mandíbula inferior, y las regiones anales. El vientre también puede ser rosáceo. Los animales más viejos en ciertas regiones algunas veces muestran manchas discretas a los lados y en sus vientres.

Puede parecer que siempre están sonriendo, no obstante, esto no es una muestra de la felicidad pues su cara tiene esa expresión incluso cuando sienten dolor o peligro. Las quijadas superiores y más bajas alargadas dan a estos animales su nombre de "nariz de botella".

Los dientes son cónicos enclavijados, diseñados para agarrar el alimento. La mayoría tienen de 20 a 25 dientes en cada lado de la quijada superior y de 18 a 24 en cada lado de la quijada inferior, con un total de 76 a 98 dientes. Los ojos están a los lados de la cabeza, cerca de las esquinas de la boca. Las glándulas en las esquinas internas de las cuencas del ojo secretan una sustancia aceitosa que lubrica los ojos, quita los desechos, y ayuda probablemente al ojo de manera aerodinámica mientras nada. Esta lágrima actúa como película protectora de los ojos contra organismos contagiosos. Los oídos se sitúan a un lado de los ojos, son pequeñas y discretas aberturas, sin aletillas externas. Tienen vista aguda, pero su sentido del olfato es muy pobre.

Un solo respiradero, situado en la superficie dorsal de la cabeza, es cubierto por una aleta muscular. La aleta proporciona un sello hermético. Un delfín nariz de botella respira a través de su "respiradero" y éste se relaja en una posición cerrada. Para abrir el respiradero, el delfín contrae la aleta muscular.

Los delfines viven en grupos llamados vainas. Una vaina es una unidad social cohesiva a largo plazo. El tamaño de una vaina varía significativamente de acuerdo a su composición. En la vida salvaje, la composición y la estructura de la vaina se basan en gran parte en la edad, sexo, y condición reproductiva.

En general, los tamaños de las vainas tienden a incrementarse con la profundidad del agua. Esto se puede correlacionar con estrategias de búsqueda y protección. Varias vainas pueden unirse temporalmente (por varios minutos u horas) formando grupos más grandes llamados manadas o agregaciones. Hasta cientos de animales han sido vistos viajando en una manada. Puede haber una jerarquía social dentro de un grupo de delfines nariz de botella. Los delfines en una vaina parecen establecer fuertes lazos sociales.

Los enlaces entre una madre y su cría son duraderos; una cría normalmente permanece con su madre de tres a seis años o más. Los lazos de los machos adultos en pareja son fuertes y duraderos. Pueden ser bastante agresivos, particularmente entre los machos. Se ha sabido de machos que pelean tan violentamente que se han llegado a matar entre ellos; también atacan a otras especies de delfines y de marsopas. Los delfines también muestran agresión emitiendo burbujas por sus respiraderos.

Los delfines viajan con frecuencia en las olas o tras la popa de los barcos.

Debido a la habilidad de los delfines para aprender y realizar tareas complejas en cautividad, sus comunicaciones continuas entre ellos, y su habilidad, a través de entrenamiento, hacen que generen sonidos aproximados a los usados en palabras humanas, por lo que algunos investigadores han sugerido que estos animales pudieran ser capaces de aprender un verdadero idioma y comunicarse con humanos.

Los delfines son extraordinariamente aerodinámicos y pueden mantener velocidades de 30 hasta un máximo de 40 Km/h. Sus pulmones se adaptan rápidamente para resistir los problemas físicos generados por cambios de presión, lo cual les permite que buceen a profundidades de más de 300 m. Cada 5-8 minutos, los delfines tienen que salir a la superficie para respirar.

Su coloración, un tipo de camuflaje conocido como sombreado, puede ayudar a ocultarse de sus depredadores y de la presa. Cuando se ve desde arriba, el dorso oscuro de un delfín se pierde con las sombras de las profundidades. Cuando es visto desde abajo, el brillante vientre de los delfines se mezcla con la superficie del mar.

La búsqueda del alimento en el delfín es ayudada por un sistema de ecolocalización.