信天翁共有20種，不同種之間體型大小差別很大：烏信天翁只有海鷗一樣大小，而巨大的漂泊信天翁（Diomedes exulans，拉丁學名的意思是“流浪的信天翁”）的翅展紀錄能達到3.35米。與其他科的鳥類相比，信天翁飛翔的距離更遠、時間更長。衛星監測數據顯示：一些信天翁繞地球飛行一週只用了不足兩個月的時間，在翱翔的過程中整整六天不扇動一下翅膀。不同於猛禽隨著上升熱氣流飛向高空的翱翔，信天翁經常貼著海面飛行，再借助與海浪波峰摩擦而減弱的迎風而上升。信天翁飛行過程中唯一需要花費力氣的是起飛，只有這時它才需要用力扇動翅膀。
漂泊信天翁的幼鳥一旦獲得了飛行能力，就會一直飛下去，直到在成年之後準備產卵繁殖，而這個過程往往需要十年之久。信天翁以魚類及磷蝦等為食，捕獵時或者俯衝進海水裡或者在掠過海面時抓住獵物。它的睡眠是在飛翔過程中完成的，大腦的左右兩部分交替著進行休息。
信天翁隸屬於鸌形目，從前稱為管鼻類，其含義是具有管狀鼻。信天翁的鼻管沿著它們巨大的鉤狀鳥緣與發育良好的嗅腺相連，這種構造使得它們具有極強的嗅覺，能在幾幹米以外就可以發現它們所尋找的食物和它們的巢區。對於某些種類的信天翁，其管狀鼻還有另一個作用，就是當體內鹽分過多時，由一個鼻管排出多餘的鹽分，同時用另一個鼻管保持正常的呼吸。
年輕的信天翁要花費幾年的時間，通過觀摩來學習前輩主要用鳥喙發出的噼啪響聲來表達的一種精巧的求愛舞蹈。它們一旦找到了“意中人”，就會相伴終生，而且彼此會形成一種獨特的肢體語言，每當長期分離後的重逢時，就會用這種語言來互相間候。它們每兩年才產一枚卵，由雌雄雙方輪流負責孵卵和尋找食物。一隻信天翁常常要飛行1600千米左右，才能在嘴裡塞滿用來餵養雛鳥的食物。食物首先被吞嚥到成年信天翁的嗉囊裡，到了巢穴後再被反吐出來餵養維鳥，但是如果經過長時間翅的飛行，信天翁吞嚥到嗉囊裡的食物就會被消化成為一種富含蛋白質的濃縮油質，這種油質在水分缺乏時也可一。以用來解渴，也可以作為營養豐富的魚肉甜點餵給維鳥。
信天翁的壽命雖然可達60年，但它們繁殖後代的速度卻是非常緩慢，這使它們在21世紀將會有滅絕的危險。信天翁面臨的威脅主要來自人類捕魚使用的帶有大量鉤子的長繩，每年有超過100000只的信天翁死於用於捕撈金槍魚的帶有成百上千的誘餌鉤子的繩索上。
1798年，塞繆爾·泰勒·柯勒律治在著名詩篇《老水手的故事》中講述了一個神話故事：一隻信天翁被槍殺後，災難就降臨到了捕殺者頭上。但實際上英國水手經常捕食信天翁，並將它們的骨頭製成煙管，爪製成菸袋。一種廣泛流傳的迷信說法是信天翁就是航海遇難水手的轉世靈魂。蘇格蘭漁民至今不願意使用天鵝神牌的火柴，因為火柴盒上的鳥圖案很像一隻信天翁。
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