Vzhľadom k slabej viditeľnosti v moriach a nedostatočnému zraku sa veľryby dorozumievajú zvukmi a rečou tela. Zvuky používajú na echolokáciu  – schopnosť podobná sonaru, vďaka ktorej dokážu lokalizovať nebezpečenstvo alebo ostatné zvieratá. Pri produkcii zvuku zohráva úlohu hrtan, ale chýbajú im hlasivky a vedci si ešte nie sú istí jeho mechanizmom.

Tento proces však nemôže byť rovnaký ako u človeka, pretože veľryby nemusia pri produkovaní zvuku vydychovať. Je pravdepodobné, že na tento účel recyklujú vzduch okolo seba, využívajú tiež lebečné dutiny.
 
Veľryba vydáva zvuk a tento zvuk šíri vodou, až kým nenarazí na predmet alebo iné zviera od ktorého sa odrazí. Takto dokážu zistiť ich veľkosť, tvar a vzdialenosť. Zvukové vlny cestujú desiatky kilometrov, niekedy až 160 km.
 
Niektoré veľké druhy veľrýb tiež používajú zvuk pre účely párenia – spievajú špeciálne piesne aby prilákali partnera. Sú to melodické zvuky, ktoré dokážu byť aj nesmierne hlučné, trvajú aj 30 minút. Modré veľryby vydávajú zvuky, ktoré majú dokonca až 180 decibelov, čo z nich robí najhlučnejšie zvieratá na planéte.

Veľrybie piesne neslúžia len k páreniu, ale vyjadrujú ním aj rôzne pocity (napr. samotu). Takéto piesne dokonca spievajú aj spolu. Pri ich skúmaní po dlhšiu dobu sa zistilo, že niektoré vzory v nich sa opakujú, podobne ako refrén.
 
Okrem zvuku sa veľryby dorozumievajú aj rečou tela. Vďaka určitým gestám prejavujú dokonca aj súcit, dominanciu, zvedavosť voči ostatným zvieratám či predmetom. Sú to rôzne spôsoby vyskakovania, špliechania chvostom. Navyše aj varujú ostatné veľryby pred nebezpečenstvom.
 
Odborníci pripúšťajú, že aby sme túto komunikáciu mohli úplne pochopiť, potrebujeme ešte oveľa viac informácií. Nové technológie umožňujú presne zaznamenávať zvuky a piesne veľrýb z hlbín oceánov na celom svete. Avšak nahrávanie a skúmanie všetkých typov zvukov zaberie veľa času a je ťažké získať zdroje financovania na tento výskum.