已知四至六个基本单位组成一个单词，这种单词一般持续十秒。两个单词是一个短语。一头鲸一般会在一至两分钟内不断重复同一个短语-这被称为一个主题。几个主题和在一起被称为一首歌。鲸会重复唱同一首歌，这大约会持续二十分钟，然后不停的重复数个小时甚至数天。“俄罗斯套娃”的比喻抓住了科学家们对这种层次声音的想象力。
另外，每头鲸的歌声还会随着时间缓慢变化。例如，通常大约一个月的时间里会有一个特别“提升”（频率增加）的单位慢慢降低变为一个普通音调。另一个单位的音强则慢慢稳定增大。鲸歌变化的步伐也是会改变的：某些年内歌声会快速变化，而另外一些年内则只会发现很少有变化。
理想化的座头鲸歌声示意图。罗杰．彭等人重画（1983年）
在相同区域内的鲸趋向于唱相似的歌，它们之间差异很小。来自不相重叠区域的鲸唱的歌声基本单位完全不同。
研究鲸歌声的进化显示过去的歌声不会被重新演唱。一项长达19年对鲸歌声的分析对歌声中的通用模式加以标记，相同的组合从来没有出现过。
座头鲸也能发出多个不是一首歌的单音节，特别是在求爱仪式上更是如此。座头鲸发出声音的三分之一是觅食信号。这是一种稳定于通常频率的长声（持续5–10秒）。座头鲸通常成群合作觅食，它们通常的方法是一起潜游到鱼群下方然后同时一起垂直向上捕鱼直到跃出水面。在发动进攻前，鲸需会发出觅食信号。该信号准确的目的目前不太清楚，但研究人员相信鱼类能理解其中信息。当研究者向鱼群发出信号时，一组青鱼对声音作出了反应并快速游离发声处，虽然当时附近并没有鲸类出没。
其他鲸之歌编辑
大部分须鲸类发出的声音在15–20赫兹之间。不过，在Woods Hole海洋研究机构工作的海洋生物学家在2004年12月曾向《新科学人》报告他们曾记录下了一12岁大的北太平洋鲸用52赫兹的音调“唱歌”。这些科学家对此戏剧性的非凡现象没有办法解释，他们肯定这头鲸是须鲸，并且肯定不是一个新种，这暗示现在已知种类的鲸可能有比以前所知更为宽广的音域。
大部分其他鲸和海豚发出复杂而不同度的声音。特别有趣的是白鲸（又被称为“海洋金丝雀”），它能发出音域变换宽广的啸叫，嘀哒声或是脉冲声。
与人类交流编辑
旅行者号空间探测器携带的黄金唱盘将鲸鱼的歌声连同其他表现地球行星的声音一同带往了外层空间
虽然一些观察者相信因为鲸类生活在水中，使得人们过度迷恋而天真化了这种现象，但大部分海洋哺乳动物科学家相信这些声音在鲸类日常生活和发展中扮演了特别重要的角色。有人争论这是反对捕鲸的人士可能通过试图人格化这种行为来支持他们的观点。相反的，那些经常捕鲸的国家则倾向于矮化这些声音的意义，一个类比的例子是牛发出的“哞”声几乎没有任何意义。
研究人员们使用水中听音器（通常从他们原先军方使用跟踪潜艇的设备改装）来确定鲸发出的这些声音的准确起源地点。该方法也允许他们可以探测到这些声音能够在海洋中传播多远。康奈尔大学Christopher Clark博士的研究通过三十年的军方数据显示鲸的声音可以传播超过3000公里。就和鲸歌声提供信息那样，数据允许研究人员在鲸的“歌唱”（交配）季跟踪鲸的迁徙路径。
先于人类，Clark认为鲸的这些声音能从海洋的一边传向另一边。他的研究也显示每十年环境噪声就会双倍增加。这使得鲸语传遍的范围会减小一半。那些相信鲸之歌对鲸类福祉和继续繁衍后代有重要意义的人特别关注于这些环境噪声的增加可能带来的危害。其他研究显示随着船舶运输的增加——像是在离温哥华港不远的地方——已经导致一些虎鲸改变了它们的发音声调频率并且加大了它们的发音音量，这显然是试图避免使它们的声音受到干扰。环保人士担忧这类海上活动会对海中动物增添过度的压力，而造成它们配偶困难。