O cachalote (Physeter catodon dos termos gregos physao (soprar) e cata (base) + odon (dente), também Physeter macrocephalus) é a maior das baleias com dentes bem como o maior animal com dentes actualmente existente, medindo até 20 metros de comprimento. Esta baleia tem como característica distintiva o facto de possuir na cabeça uma substância cerosa de cor leitosa, o espermacete. A enorme cabeça e a forma distintiva do cachalote, bem como o seu papel na obra Moby Dick de Herman Melville, levaram muitos a descreverem o cachalote como o arquétipo de baleia por excelência. O cachalote foi caçado nas águas do arquipélago dos Açores até 1985.
O cachalote é excepcional pela sua grande cabeça, sobretudo nos machos, correspondendo tipicamente a um terço do comprimento total do animal. Um dos nomes dados a esta espécie (macrocephalus) deriva do termo grego para cabeça grande.
Contrastando com a pele suave da maioria das restantes baleias, a  pele do dorso do cachalote apresenta geralmente protuberâncias. Apesar da sua cor uniformemente cinzenta, podem parecer castanhos à luz solar e há registos de cachalotes albinos brancos. O cérebro do cachalote é o maior e mais pesado de entre os cérebros de todos os animais (modernos ou extintos) conhecidos, pesando em média aproximadamente 7 kg num macho adulto.
O espiráculo situa-se muito próximo da zona frontal da cabeça e descaído ligeiramente para a esquerda, o que faz com que o sopro seja um tanto ramificado e inclinado para a frente. O cachalote não possui uma verdadeira barbatana dorsal, mas sim uma série de altos na zona caudal do dorso. O maior deles era chamado bossa pelos baleeiros e é muitas vezes confundido com uma barabatana dorsal devido à sua forma. A barbatana caudal é triangular e muito grossa.
Os cachalotes têm de 17 a 29 pares de dentes com forma cónica na mandíbula inferior, cada um com 8 a 20 cm de comprimento, podendo atingir os 25 cm e os 500 gramas de peso. Cada dente pode chegar a pesar 1 kg.
Não existem certezas relativamente à razão da existência dos dentes, mas sabe-se que muitos machos de cachalote apresentam cicatrizes aparentemente causadas por dentes de outros machos. A mandíbula superior também apresenta dentes, mas estes raramente se encontram visíveis.
Os cachalotes encontram-se entre os cetáceos mais sexualmente dimórficos (isto é, machos e fêmeas são bastante diferentes). Os machos são tipicamente 30% a 50% mais compridos (14 a 20 metros) do que as fêmeas (12 a 14 metros) e são cerca de duas vezes mais pesados (50 000 kg versus 25 000 kg das fêmeas). No momento do nascimento tanto machos como fêmeas têm cerca de 4 metros de comprimento e um peso aproximado de 1 000 kg.