海洋哺乳动物（又称海兽）是指一些长时间在海里面生活或需要靠海洋中的资源为生的哺乳动物，包括海牛、儒艮、北极熊、海獭、海豹、海狮、海象、鲸鱼、海豚等。海洋哺乳动物不是生物中的分类单元或是系统分组，比较像是因为趋同演化形成的多系群，没有直接也属于海洋哺乳动物的共同起源。海洋哺乳动物的特点是依靠海洋环境生存，当中有部分的动物是需要间歇性的到陆地上休息或繁殖，有部分则不需要。海洋哺乳动物中，对水生生活形态的适应程度各有不同。像鲸目动物及海牛是完全水生的，只能在水中生存。海豹及海狮大部分的时间生活在水中，但是交配、养育后代都还是会到陆地上。海獭及北极熊比较是在陆地生活为主。其食物也有相当的差异，有些是吃浮游动物、其他的则吃鱼、鱿鱼，贝类，海草，也有些会吃其他的哺乳动物。海洋哺乳动物的数量比陆地上的哺乳动物要少很多，但在生态系中有许多不同的角色，包括其捕猎其他生物，维持生态系平衡在内，在维持海洋生态系中有重要的功用。但因为其重要的作用，而且有23%的海洋哺乳动物物种目前已受到威胁，因此这种情形对海洋生态系有负面影响。原住民一开始是因为需要食物及其他资源而原住民猎鲸（英语：aboriginal whaling）。后来许多海洋哺乳动物也成为商业猎捕的目标，造成已发现的物种（例如鲸鱼及海豹）数量大量的减少。商业猎捕也造成大海牛、海貂、日本海狮及加勒比僧海豹的绝种。在商业猎捕结束后，像灰鲸及北象海豹数量恢复不少，但是像北大西洋露脊鲸等物种，仍然是极危物种。此外，海洋哺乳动物也可能成为渔业的副渔获物（英语：bycatch），例如被固定网缠住，之后淹死或是挨饿。海上交通的日益普及，也增加了船只碰撞到海洋哺乳动物的机会。栖息地破坏威胁海洋哺乳动物，并且影响其寻找食物及捕猎的能力。例如噪音污染就影响回声定位（英语：Animal echolocation）的能力。而全球变暖的效应也让北极的环境恶化。科学家们相信，所有的海洋哺乳动物的祖先都是源于陆地，部分的原因是后来因为食物需要及逃避捕猎者才返回至海里，其手脚亦开始变成鳍形，身体亦都变成流线形，令游水捕猎时可以便捷点。它们跟鱼不同的地方，就是海洋哺乳动物是温血动物，还有它们的尾鳍是上下移动，并不是以左右方向移动。除以上的分别外，海洋哺乳动物跟其他水生动物不同的例子有：海洋哺乳动物不是单系群，而是一群生活方式类似、占有类似生态栖位的哺乳动物。海洋哺乳动物分布在地球的各地，不过其分布并不平均，和海洋的生产力分布恰好重合。物种最多的地方是在南纬及北纬40°附近。这对应海洋>初级生产最多的地方，在北美洲及南美洲、非洲、亚洲及澳大利亚周围。物种范围依各物种而不同。平均来说，海洋哺乳动物的物种范围大约小于五分之一个印度洋。范围大小的差异是各物种生态需求的不同，以及其适应不同环境能力的差异。海洋哺乳动物高度丰度的地区也恰好是人类对环境影响（英语：human impact on the environment）最显著的地区，这也是科学家关注的议题之一。大部分海洋哺乳动物（例如海豹和海獭）生活在海岸。不过海豹的陆地栖息区也不小，包括大陆及岛屿。在温带和热带地区，海豹可以离水生活，住在沙滩、卵石海滩、岩岸（英语：rocky shore）、沙洲、泥滩（英语：mud flat）、潮池及海蚀洞内。有些海豹也许住在人造的设施内，例如栈桥、码头、浮标及石油平台。海豹也可能再近一步往陆地移动，住在沙丘或植被中，也有可能爬上悬崖:96。大部分的鲸类生活在开放的海域中，抹香鲸可能会潜在−1,000至−2,500英尺（−300至−760米）的海底下去找食物。海牛生活在靠海岸的浅水水域，约在海平面下30英尺（9.1米），不过也会潜水到−120英尺（−37米）的海域寻找海草。海獭会生活在岩岸、海藻林及有珊瑚礁的地区，不过也可以住在有浮冰的区域，或是沙质，泥质或粉质的区域。由于海洋哺乳动物对气候转变的敏感程度很高，也是生态系统里面重要的成员，所以国际有不少科研机构和环保组织都对其进行研究。同时也有不少不同的动物园及海洋公园都会饲养或是繁殖它们，甚至把它们训练，表演马戏。