海牛外形呈纺锤形,颇似小鲸，但有短颈，与鲸不同。体长2.5～4.0米,体重达360千克左右；海牛皮下储存大量脂肪,能在海水中保持体温;前肢特化呈桨状鳍肢，没有后肢，但仍保留着一个退化的骨盆；有一个大而多肉的扁平尾鳍；胚胎期有毛，初生的幼兽尚有稀疏的短毛，至成体则躯干基本无毛，仅嘴唇周围有须,头部有触毛；头大而圆,唇大,由于短颈,头能灵活地活动,便于取食；鼻孔的位置在吻部的上方,适于在水面呼吸，鼻孔有瓣膜，潜水时封住鼻孔；肠的长度超过20米；胃分两室，贲门室有腺状囊,幽门室有盲囊；眼小，视觉不佳；听觉良好。肺窄而长，无肺小叶；头骨大，但颅室较小，脑不发达。
海牛有3种,即南美海牛(巴西海牛),分布在巴西亚马孙河和委内瑞拉奥里诺科河上游及中游,是淡水海牛;北美海牛,主要栖息在加勒比海沿岸,可到江湾中去吃水草；西非海牛，分布在西非海岸、浅湾、河流及乍得湖和喀麦隆湖中。
海牛生活在浅海及河口，仅少数种类（如南美海牛）栖息在河流中。御敌能力不强，行动迟缓。每天吃27～45千克水草，因而浅海和河口的航道很少被水草阻塞。肉、皮和脂肪均可利用。因滥捕而数量锐减，乃至绝灭。雄海牛睾丸生在腹腔中。雌兽具双角子宫，环状胎盘。每年繁殖1次，妊娠期约1年，每胎在水中产1仔。生出后,母兽把幼兽举出水面,驮在背上,过两小时，又逐渐把幼兽浸到水中，幼兽便能随着母兽游泳。海牛吃水草须潜入水中，10～16分钟后浮至水面呼吸。