לרוב מסווג הלווייתן הכחול כאחד משמונת המינים הכלולים בסוג לווייתן; אף על פי כן, בדיקות DNA הוכיחו כי מבחינה אבולוציונית הלווייתן הכחול קרוב יותר ללווייתן גדול-הסנפיר וללווייתן האפור מאשר לשאר המינים בסוג לווייתן. מחקרים אלו ומחקרים עתידיים אשר צפויים לחזק ולאמת קשר זה יביאו כנראה לסיווג מחדש של הלווייתן הכחול, וייתכן שאף שני המינים שקרובים אליו, לסוג נפרד - "Sibbaldus".
ידוע על לפחות 11 מקרים מתועדים שבהם הזדווגו יחדיו לווייתן כחול ולווייתן מצוי, הזדווגות שהניבה בני כלאיים. אראנסון וגאלברג (Aranson and Gullberg) תיארו בשנת 1986 את השוֹנוּת הגנטית שבין הלווייתן הכחול ללווייתן המצוי כשונות הקיימת בין האדם לגורילה. ידוע גם על בני כלאיים של לווייתן כחול ולווייתן גדול-סנפיר.
השם המדעי של המין הוא "Balaenoptera musculus"; בלטינית, פירוש המילה "musculus" הוא "שרירי" או "חזק", אך היא יכולה להתפרש גם כ"עכברון" או "עכבר קטן". קארולוס ליניאוס, שהעניק למין את שמו המדעי בשנת 1758, ידע את כפל המשמעויות הקיים בשם "musculus" ובחר בו מסיבה הומוריסטית, אולי כדי לבטא את כפל המשמעויות הסרקסטי הקיים בו. שם הסוג "Balaenoptera" פירושו בלטינית "לווייתן סנפיר" (Balaena = לווייתן, ptera = סנפיר), אך כנראה ששם זה לא מתייחס לסנפירי הלווייתן (שהם רגילים ואין בהם שום דבר ייחודי) אלא לתלמים הנמשכים מהחלק התחתון של פיו ועד לבטן. תלמים אלו הם קפלי עור המאפשרים לפה להתרחב כאשר הוא בולע כמויות אדירות של מים ואוכל.
החוקרים מבחינים בשלושה תת-מינים ללווייתן הכחול: "B. m. musculus", שנפוץ בצפון האוקיינוס האטלנטי ובצפון האוקיינוס השקט; "B. m. intermedia", שנפוץ באוקיינוס הדרומי; ו-"B. m. brevicauda", שנפוץ באוקיינוס ההודי ובדרום האוקיינוס השקט. מספר מיונים ישנים יותר ומעודכנים פחות מכלילים אף תת-מין רביעי, "B. m. indica", שנפוץ באוקיינוס ההודי, אך נראה כי מדובר באוכלוסייה של תת-המין "B. m. brevicauda". שני המיונים עדיין נחקרים בידי המדענים וייתכן כי בעתיד יוחלט על סמך ניתוחים גנטיים כי קיימים שני תת-מינים בלבד.
אנטומיה ומראה.
גופו של הלווייתן הכחול גדול ומוארך. הראש שטוח יחסית וצורתו דומה לצורת האות האנגלית U; הוא אינו סימטרי ומכוסה בליטות וגבשושיות רבות. בליטות אלו מכסות את רוב שטחו של הראש, החל מהנחיר דמוי הזרבובית בצד העליון של הראש, ממנו מזרים הלווייתן מים דלים בחמצן ועשירים בפחמן דו-חמצני, ועד לשפה העליונה; חלק מבליטות אלה נוצרות כתוצאה מטפילים ימיים. החלק הקדמי של הפה מלא שורות של מזיפות צפופות, המשמשות ללווייתן הכחול כמעין שיניים, בעזרתן הוא מסנן את המים הנכנסים לפיו בעת האכילה. מהלסת העליונה יורדות כ-300 מזיפות שאורך כל אחת מהן כמטר אחד והן מוטות אל תוך הפה.
ללווייתן הכחול, ככל לווייתני הענק, תלמים אורכיים המתחילים בתחתית הראש ומסתיימים בטבור. נראה כי תלמים אלה מאפשרים ללווייתן לפעור את פיו לרווחה במהלך האכילה.
סנפיר הגב של הלווייתן הכחול קטן יחסית ושונה בצורתו בין פרט אחד למשנהו; לחלק מהפרטים סנפיר קטן מאוד שבקושי נראה. שאר הסנפירים גדולים באופן משמעותי. כשהוא מגיח מהמים כדי לנשום, הלווייתן הכחול מרים את פלג גופו העליון מהמים ומתיז מהנחיר שבצד העליון של ראשו סילון אדי מים חזק - חזק יותר משל רוב הלווייתנאים האחרים; לעיתים קרובות ניתן לאתר את המין בים בזכות זרם אדים זה. סילון אדי המים המרהיב יכול לטפס לגובה של 9 עד 12 מטרים וביום בהיר ניתן לראותו ממרחק של מספר קילומטרים. נפח ריאותיו של הלווייתן הכחול הוא כ-.
אורכם של הסנפירים הוא בין 3 ל-4 מטרים. צדם העליון אפור המתוחם בפסים לבנים דקים וצדם התחתון לבן כולו. הסנפיר הראשי וסנפיר הזנב אפורים כמעט לחלוטין, בעוד סנפיר הגב ולעיתים גם הסנפירים האחרים מנומרים בכתמים לבנים - גודלם של כתמים אלו וגוונם שונים באופן ניכר בין פרט לפרט: חלק מהם אפורים כמעט לגמרי, בעוד אחרים מנומרים בכתמים הנעים בין הצבע הלבן וגווניו (הרווח ביותר) לבין צבעים אחרים כגון כחול כהה ושחור.
הלווייתן הכחול יכול להגיע למהירות של לטווחים קצרים, מהירות אליה הוא מגיע בדרך כלל בזמן התראוּת עם לווייתנים אחרים. מהירות של כ- רווחת יותר בעת שחייה רגילה. בזמן האכילה מאט הלווייתן הכחול את מהירותו לכ-5 קילומטרים בשעה בלבד. קבוצות מסוימות של לווייתנים כחולים בצפון האוקיינוס האטלנטי ובצפון האוקיינוס השקט נצפו כשהם זוקרים את קצה זנבם מחוץ למים בעת צלילה, אך רוב הפרטים אינם עושים זאת.
הלווייתן צולל לפרקי זמן ממושכים, עד כשעתיים, ובין צלילה לצלילה מגיח לפני המים על מנת לנשום. ללווייתן הכחול שכבת שומן מבודדת ועבה ביותר המסייעת לו בשמירה על חום גופו במים הארקטיים ובהישרדות ללא מזון במשך חודשי החורף בהם הוא לא אוכל.
ממדים.
נראה כי הלווייתן הכחול הוא בעל החיים הגדול ביותר שחי אי-פעם בכדור הארץ. אורכו מגיע ל- ומשקלו ללמעלה מ-170 טונות.
לשם השוואה, משקלו של הדינוזאור הגדול ביותר, הארגנטינוזאורוס, שחי בתור הקרטיקון בעידן המזוזואיקון, הוערך בכ-70–100 טונות - כ-30 טונות פחות ממשקלו של לווייתן כחול ממוצע. אורכו של הארגנטינוזאורוס הוערך ב-30 עד 40 מטר, כאשר המספר המקובל כיום הוא . אף על פי שארגנטינוזאורוס הוא הדינוזאור הגדול ביותר שידוע במידת מהימנות גבוהה למדע, ישנם שני דינוזאורים שקיומם שנויי במחלוקת (עקב מחסור במאובנים) וייתכן שהיו גדולים יותר: הדינוזאור אמפיקוליאס פראג'ילימוס הוערך באורך שיא של 62 מטר ומשקלו ב-120–170 טונות אבל הדבר אינו מקובל על רוב המדענים, כי רק מעט שרידים ממין זה נודעו אי פעם בשנים 1877–1878 משני פרטים בלבד והם אבדו; ברוהאתקאיוזאורוס מאתליי הוערך בשלב מסוים כבעל משקל של 175 עד 220 טונות ואורך של 44 מטרים, אך היום מקובלות ההערכות של משקל עד 140 טון ואורך של עד 34 מטר בלבד וגם על מין זה יש מחלוקת רבה בגלל חומר מאובנים רעוע ביותר.
קיים חוסר ודאות מסוימת לגבי הפרט הגדול ביותר של לווייתן כחול שתועד. על פי ספר השיאים של גינס. אורכו היה ומשקלו 174 טון ומדובר בפרט שנצוד. משקלן של נקבות הרות הוערך עד 190 טון ובערוצי המדע נזכר משקל של 200 טונות. מקורם של רוב הנתונים בלווייתנים שניצודו במימי אנטארקטיקה במחצית הראשונה של המאה ה-20, וממדי גופם הוערכו בידי ציידים שלא היו בקיאים בשיטות המדידה המקובלות בקרב הזואולוגים.
הלווייתנים הכחולים הארוכים ביותר שתועדו אי פעם היו זוג נקבות שאורך גופן נאמד ב-33.6 ו-33.3 מטרים; מכל מקום, קיים ויכוח באשר למהימנות ולדיוק של אומדן זה ואומדנים אחרים. אורך גופו של הלווייתן הכחול הארוך ביותר שנמדד באופן מדעי על ידי המעבדה הלאומית ליונקים ימיים הגיע ל-, בדומה לאורכם של מטוס בואינג 737 או שלושה אוטובוסים. עם זאת, מוסכם שאורכם של פרטים גדולים במיוחד עשוי לעלות על 30 מטר.
לשונו של הלווייתן הכחול גדולה כל-כך עד שפיל וכ-50 בני אדם יכולים לעמוד עליה בתוך פיו. לבו קרוב לגודלה של מכונית קטנה והוא הלב הגדול ביותר בקרב כל בעלי החיים. גם אב העורקים גדול מאוד וקוטרו מגיע לכ- - רחב דיו למעבר תינוק קטן דרכו.
בשל ממדי גופם קשה מאוד לשקול את הלווייתנים הכחולים. מרבית הפרטים שניצודו לא נשקלו כלל בשלמותם אלא חולקו לנתחים קטנים ונשקלו אז - או שנשקלו באופן לא מהימן. השקילה לאחר ביתור גופת הלווייתן לפיסות אינה מדויקת, שכן הלווייתן מאבד דם רב וכן נוזלים וחלקים אחרים שמוסיפים רבות למשקלו. אף על פי כן, מספר פרטים שאורכם היה מעל 27 מטרים נשקלו בצורה מהימנה והתגלה כי הם שקלו בין 150 ל-170 טונות. חוקרי המעבדה הלאומית ליונקים ימיים מעריכים את משקלו של פרט בוגר שאורכו היה בכ-180 טונות. הלווייתן הכחול הגדול ביותר שנשקל בצורה מהימנה היה פרט בוגר שנשקל במעבדה הלאומית במשקל 177 טונות.
פין הלווייתן הכחול.
ללווייתן כחול יש את הפין הגדול ביותר בממלכת החיות. אורך הפין הממוצע נע בין 2.5 ל-3 מטרים וקוטרו נע בין 30 ל-36 סנטימטרים.
צורה.
אורך הפין הממוצע משתנה, אך בדרך כלל הוא מוערך באורך ממוצע של 2.4 מטרים. הקוטר הממוצע הוא רק 30–36 סנטימטרים, מה שהופך את הפין לארוך ודק יחסית. עם זאת, דווח גם כי ההיקף יכול להגיע ל-46 סנטימטרים, ושפיכה בודדת מוערכת בכ-17 ליטרים של נוזל זרע, כשמשקל אשכיו נע בין 45 ל-68 קילוגרמים.
עם זאת, קשה לאמוד את ה"ממוצע" עבור איבר מינו של לוויתן כחול, בהתחשב בכך שלא סביר שניתן יהיה למדוד את הפין במהלך קיום יחסי מין. הפין של הלוויתן הכחול מוסתר בדרך כלל בתוך גופו ויוצא החוצה דרך חריץ איברי המין במהלך קיום יחסי מין. הם מוגדרים כקשים וסיביים (יותר מאשר אצל יונקים אחרים). ההערכה היא כי הוא משתמש בגמישות של רקמה זו כדי לקבל זקפה.
לעיתים, אורכו של הפין וההיסטולוגיה שלו יכולים לקבוע את גודלו של האורגניזם.
הדגימה הגדולה ביותר.
במוזיאון הפאלולוגי של איסלנד יש חלק מאיבר מין של לוויתן כחול באורך 170 סנטימטרים ומשקלו 70 קילוגרמים ה"איסלנד ריוויו" כינה אותו "מובי דיק אמיתי". הדגימה היא רק הקצה, שכן אורכו של האיבר כולו, כשהוא שלם, היה כ-5 מטרים ומשקלו כ-350–450 קילוגרם, הרבה מעל הממוצע אפילו עבור לווייתן כחול. לשם השוואה, איבר המין של פיל בוגר, שהוא הפין הגדול ביותר מכל חיית יבשה, מגיע לגודל של 1.8 מטר בממוצע.
התנהגות, תזונה ומחזור חיים.
רבייה ותוחלת חיים.