Cá heo ngủ theo một quá trình được gọi là giấc ngủ sóng chậm đơn bán cầu. Loại giấc ngủ này được cho là giúp cá heo và các sinh vật khác phục hồi sau các hoạt động hàng ngày của chúng.
Cá heo ngủ bằng cách chỉ nghỉ ngơi một bên não của chúng tại một thời điểm. Khi phần não bên phải đi vào giấc ngủ, mắt trái sẽ đóng lại. Trong khi phần não bên phải đang nghỉ ngơi, phần bên trái sẽ theo dõi những gì đang diễn ra xung quanh con cá heo và cho nó biết khi nào nên nổi lên để hít thở không khí trong lành. Cuối cùng, não đổi bên và bên cảnh giác sẽ nghỉ. Người ta ước tính rằng mỗi nửa bộ não của cá heo được ngủ khoảng 4 giờ trong khoảng thời gian 24 giờ. Phương pháp ngủ này được phát triển để cho phép cá heo tránh chết đuối, đề phòng nguy hiểm và tiếp tục di chuyển để duy trì thân nhiệt.