Las enfermedades neoplásicas mejor documentadas en los mamíferos marinos incluyen el carcinoma urogenital en los leones marinos de California y los trastornos neoplásicos mixtos en belugas en el estuario del San Lorenzo.
El carcinoma urogenital en los leones marinos de California se ha documentado durante décadas y está asociado con el herpesvirus 1, un gammaherpesvirus, de los otáridos. También se han encontrado factores genéticos (parentesco interno) y niveles más altos de bifenilos policlorados y DDT en los leones marinos de California con carcinoma urogenital. El cáncer se origina en el cuello uterino o la vagina de las hembras y en el pene o prepucio de los machos y a menudo produce metástasis extensas en animales silvestres varados. En un centro de varamientos de California, se encontró una prevalencia de la enfermedad del 26 % entre los leones marinos de California adultos y subadultos. Además, se ha descrito en algunos leones marinos de California en cautividad que inicialmente se criaban en libertad.
Los signos clínicos incluyen paresia de las extremidades posteriores, aletas traseras y edema perineal o vulvar, prolapso, secreción vaginal o prepucial, emaciación crónica, letargo y anorexia. La ecografía abdominal puede mostrar masas dentro del abdomen, nódulos linfáticos sublumbares aumentados de tamaño e hidrouréter e hidronefrosis en los casos graves. No se ha intentado ningún tratamiento.
Otros herpesvirus, así como los papilomavirus, se han asociado con enfermedades neoplásicas mixtas, como el carcinoma oral de células escamosas en los delfines y las lesiones cutáneas en los manatíes. El carcinoma mamario se ha documentado en leones marinos de California más mayores en cautividad, y se han descrito varios tipos de tumores en especies variadas de mamíferos marinos. Se han documentado varios tipos de neoplasia en belugas residentes en el estuario del San Lorenzo, aunque no se ha observado de forma rutinaria un solo tipo de neoplasia. Se ha sugerido una asociación con contaminantes tóxicos (hidrocarburos poliaromáticos) en las aguas locales. Los adenocarcinomas biliares y hepatocelulares se han descrito en osos polares de edad avanzada.
Otros tumores de los mamíferos marinos son infrecuentes, aunque se ha descrito una amplia variedad de ellos. Estos tumores tienen poca importancia en los mamíferos marinos, excepto el linfoma maligno en focas comunes, que se puede transmitir horizontalmente en una población cerrada.