Le dos de l'adulte est sombre, d'un gris bleuâtre, alors que les flancs sont plus clairs et le ventre blanc. Il possède, en arrière de chaque œil, un trait oblique clair dirigé vers l'avant des pectorales. Un seul évent est situé à gauche sur le front. Il présente plusieurs sillons courts sous la gorge, ressemblant à ceux trouvés chez les ziphiidés. Le corps est robuste. La mâchoire inférieure est étroite et courte, chaque demi-mâchoire étant munie de 7 à 12 petites dents minces et pointues. On dénombre quelques fois plus de 3 dents vestigiales (ou aucune) sur chacune des demi-mâchoires supérieures. Ces dents mesurent moin de 30 millimètres de long et moin de 5 millimètres de diamètre.

Population

Pendant une longue période, le cachalot main a été confondu avec l'espèce voisine: le cachalot pygmée. De ce fait, il n'existe que peu d'informations qui lui soient particulières. Il est peu commun et de ce fait, il est impossible de faire une évaluation chiffrée.

Reproduction

On connaît peu de chose sur la reproduction du cachalot nain. On pense que les mâles et les femelles sont sexuellement mûrs dés qu'ils atteignent 2 m. La gestation est évaluée à 9,5 mois, voire 11 mois. La femelle doit mettre au monde un jeune tous les ans.     

Il y a très peu d'information sur le comportement de cette espèce dans la nature. Quelques individus échouée ont été gardés en captivité quelques jours ou quelques heures, ce qui est très insuffisant pour une étude de leur comportement. Les informations sur le terrain sont fragmentaires et les rares qui existent ne peuvent être généralisées. Aucune information n'est disponible à l'heure actuelle  sur la fréquence des respirations chez le cachalot nain Il nage à une vitesse de 4 nœuds (7 km/h) mais peut aller beaucoup plus vite. Il évolue en petits groupes de moin de 10 individus, constitués soit par des jeunes seulement, soit par des femelles accompagnées de leur petit ou encore par des mâles et des femelles ayant atteint la maturité sexuelle.