Esta facultad es característica de algunos animales como el murciélago o el delfín. Los murciélagos se orientan con absoluta precisión en la oscuridad gracias a este sentido.
Este sistema les permite cazar insectos que son invisibles a otros animales y se mueven con poco uso de la vista. En el caso de los delfines, tienen un sistema de sonar extremadamente sensible que les permite moverse a través de las profundidades del mar, cazar presas y evitar obstáculos. Tanto el murciélago como el delfín emiten estallidos en forma de impulsos sonoros y esto les permite obtener información del espacio físico que los rodea (el retorno del eco es lo que les da toda la información).
Muchas especies de murciélagos utilizan la ecolocalización para orientarse y determinar el tamaño, la velocidad y la dirección de sus presas. Produce sonidos ultrasónicos de la laringe, emitidos por la nariz o la boca, aunque el mecanismo de producción no se conoce. Sus sonidos para la ecolocalización están en la banda 20-100 kHz.
Puesto que el sonido viaja mucho más rápido a través del agua que en el aire, la ecolocalización es uno de los sentidos más importantes para los miembros del suborden Odontoceti.
Los delfines emiten conjuntos rápidos de pulsos ultrasónicos cuando localizan presas. No importa si su alimento potencial es demasiado ágil o si las aguas son muy oscuras o nubladas, la ecolocalización permite identificar el tamaño, la forma, la composición, la velocidad y la dirección de la presa; en consecuencia, los delfines son capaces de aprender el tipo de eco que emiten ciertos animales, con los que pueden reconocer a sus presas favoritas.
Los delfines emiten un clic y esperan a que se devuelva el eco (retardo de eco). El tiempo entre dos clics es más corto cuando el delfín se aproxima a su objetivo (Hughes, 1999). Hay experimentos que muestran que el retardo de eco es constante en el tiempo si ponemos un objeto a una distancia constante. Si eliminamos el objeto, el retardo de eco no cambia (Au, 1993). La duración de los clics es de 70-100 microsegundos.