Ο λόγος που οι φάλαινες τραγουδούν προβληματίζει τους επιστήμονες και τους τυχαίους παρατηρητές εδώ και δεκαετίες. Πολλές εξηγήσεις έχουν προσφερθεί για τα φωνητικά των φαλαινών, αλλά παρά τις πολλές περιεκτικές μελέτες, καμία εξήγηση δεν έχει αποδειχθεί καταληκτική. Είτε μια κλήση ζευγαρώματος, μια προηγμένη τεχνική ηχοκατάθεσης, είτε ένα μέσο επικοινωνίας, το τραγούδι της φάλαινας παραμένει ένα μυστήριο των γιγάντιων θαλάσσιων θηλαστικών και εμπνέει συζήτηση μεταξύ επιστημόνων παγκοσμίως.
Παρόλο που οι οδοντωτές φάλαινες παράγουν φωνητικά, το τραγούδι της φάλαινας χρησιμοποιείται γενικά για να αναφερθεί στους ήχους των φαλαινοθηρικών φαλαινών, ιδιαίτερα των μπλε και των καμπούρων. Οι φάλαινες δεν διαθέτουν φωνητικές χορδές και ο ακριβής μηχανισμός τους για το τραγούδι είναι άγνωστος. Είναι γνωστό ότι δεν χρειάζεται να εκπνεύσουν για να παράγουν ήχο, οδηγώντας τους ερευνητές να ισχυριστούν ότι μπορούν με κάποιο τρόπο να ανακυκλώσουν αέρα στο σώμα τους. Το τραγούδι φάλαινας αποτελείται από μοτίβα γκρίνια, σφυρίγματα και ήχους κλικ που χωρίζονται σε επαναλαμβανόμενα τμήματα που οι επιστήμονες αποκαλούν «φράσεις». Το τυπικό τραγούδι θα διαρκέσει έως και τριάντα λεπτά.
Η συμπεριφορά αναπαραγωγής και η έλξη του συντρόφου ήταν από καιρό υποψιασμένες ως λόγοι για τους οποίους οι φάλαινες τραγουδούν. Μόνο τα αρσενικά ασχολούνται με το τραγούδι και κάθε αρσενικό τραγουδά το ίδιο τραγούδι. Ωστόσο, οι μελέτες δεν αποδείχθηκαν ποτέ καταληκτικές, καθώς υπάρχουν λίγα στοιχεία που συνδέουν την αναπαραγωγή με το τραγούδι. Μία από τις δυσκολίες στην έρευνα αυτής της θεωρίας είναι ότι οι ήχοι των φαλαινών μπορούν να ταξιδέψουν σε πολύ μεγάλες αποστάσεις κάτω από τον ωκεανό. Αυτό το εύρος σημαίνει ότι ενώ μπορεί να μην υπάρχουν θηλυκές φάλαινες στην περιοχή του τραγουδιστή, είναι πιθανό τα θηλυκά που αναπαράγονται μακριά να άκουγαν το τραγούδι.
Μια άλλη πρόσφατη εξήγηση για το γιατί οι φάλαινες τραγουδούν είναι ότι χρησιμοποιούν την ηχοσκόπηση για να δώσουν πληροφορίες για το περιβάλλον τους. Ο Eduardo Mercado III, ένας επιστήμονας της Νέας Υόρκης, πρότεινε ότι οι φάλαινες μπορεί να είναι σε θέση να εντοπίσουν τις θέσεις ακούγοντας την παραμόρφωση του ήχου που υπάρχει στα εισερχόμενα κύματα. Ο Mercado προτείνει επίσης ότι μόνο τα αρσενικά τραγουδούν επειδή μπορεί να ψάχνουν ενεργά άλλες φάλαινες για ζευγάρωμα, ενώ τα θηλυκά μπορεί να περιμένουν να βρεθούν. Αυτή η θεωρία δεν υποστηρίζεται από άμεσες αποδείξεις, αλλά κερδίζει κάποια υποστήριξη στην ερευνητική κοινότητα των φαλαινών.
Ένα από τα πιο εξαιρετικά χαρακτηριστικά του τραγουδιού της φάλαινας είναι ότι όλες οι αρσενικές φάλαινες σε ένα λοβό θα τραγουδήσουν το ίδιο τραγούδι, αλλά το τραγούδι αλλάζει από εποχή σε εποχή. Ορισμένες πολυετείς μελέτες δείχνουν ότι ενώ οι φράσεις ήχου επαναλαμβάνονται, κανένα τραγούδι από δύο χρόνια δεν είναι πανομοιότυπο. Αυτό έχει οδηγήσει σε θεωρίες που υποδηλώνουν ότι ένας λόγος για τον οποίο οι φάλαινες τραγουδούν είναι η διαφοροποίηση μεταξύ των λοβών. Μια άλλη δημοφιλής θεωρία είναι ότι οι φάλαινες τραγουδούν ως τρόπος μετάδοσης ενός πολιτιστικού μιμιδιού ή μιας ιστορίας της κοινότητας από χρόνο σε χρόνο. Αυτές οι θεωρίες αφορούν ορισμένους ανθρώπους, καθώς υποδηλώνει μια νοημοσύνη που δεν θεωρείται γενικά δυνατή σε κανένα άλλο είδος εκτός από τους ανθρώπους.
Η απλή απάντηση στο γιατί τραγουδούν οι φάλαινες δεν υπάρχει ακόμα. Οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν ότι το κλειδί για να ανακαλύψουμε γιατί τραγουδούν οι φάλαινες είναι να διασφαλίσουμε ότι έχουν προστατεύσει τους πληθυσμούς, οπότε η διατήρηση των φαλαινών μπορεί να είναι το πρώτο βήμα για την επίλυση του μυστηρίου. Η δυνατότητα του τραγουδιού της φάλαινας ως επικοινωνίας αυξάνεται συχνά ως παράγοντας στις προσπάθειες ακτιβιστών να απαγορεύσουν οριστικά τη φαλαινοθηρία παγκοσμίως. Μέχρι να παραχθούν άμεσα στοιχεία για την υποστήριξη μιας συγκεκριμένης θεωρίας, οι περισσότερες επιστημονικές θεωρίες θεωρούνται εξίσου δυνατές.