Mehrere Meeressäuger sind zu ausgedehnten Tauchgängen von weit über einer Stunde fähig. Der Rekord gehört dem See-Elefanten, der bis zu zwei Stunden am Stück unter Wasser bleiben kann.
Unter den Walen hält der Pottwal am längsten den Atem an und macht bei der Jagd in sehr tiefem Wasser oft 90-minütige Tauchgänge. Tauchende Säugetiere verlangsamen ihre Herzfrequenz und leiten bei tiefen Tauchgängen Blut von ihren Extremitäten zu lebenswichtigen Organen. Neuere Studien zeigen, dass sie in ihren Muskeln auch ein sauerstoffbindendes Protein namens Myoglobin enthalten, das es ihnen ermöglicht, beim Tauchen Sauerstoff im Muskelgewebe zu speichern. Während sie im herkömmlichen Sinne nicht den Atem anhalten, überwintern einige Süßwasserschildkröten tatsächlich bis zu sechs Monate unter Wasser. Diese Leistung beinhaltet die Verlangsamung ihres Stoffwechsels und die Aufnahme von Sauerstoff aus dem umgebenden Wasser durch ihre Haut.
