Um factor muito importante é a localização e a estrutura da ilha. A Madeira tem uma plataforma continental relativamente estreita, com as suas encostas a mergulhar a mais de 4.000 metros de profundidade.
Por esta razão, os cetáceos pelágicos que tendem a ocorrer em mar aberto, tais como os golfinhos-riscados ou os golfinhos-comuns, podem ser encontrados relativamente perto da costa.
Espécies como os cachalotes, baleias que caçam as suas presas a maiores profundidades, podem ser encontradas aqui durante todo o ano.
Os cientistas também podem estudar a vida dos organismos de longa profundidade enquanto se encontram na Madeira. Outra razão para a vasta biodiversidade marinha da Madeira é o facto de se encontrar numa zona de fronteira marítima entre as águas frias do Norte e as regiões tropicais quentes do Sul.
Isto significa que espécies típicas de águas frias, bem como as de regiões tropicais, podem ser encontradas em redor da ilha.
Em certa medida, a ocorrência de certas espécies depende da época do ano. Por exemplo, durante os meses do ano com mais horas de luz solar, as algas microscópicas (fitoplâncton) proliferam e, como consequência, as populações de zooplâncton florescem (pequenos crustáceos, larvas, etc), servindo como uma importante fonte alimentar para as espécies de peixes pequenos. Estas são, então presas por grandes predadores marinhos, incluindo rorquais, golfinhos, espadarte, atum, raias, tubarões, etc.
Baleias e golfinhos, referidos colectivamente como cetáceos, ocorrem durante todo o ano nas águas costeiras da Madeira, sendo a maioria das espécies transitórias. No início do ano, por exemplo, grandes espécies de baleias de barbas migram normalmente para o Oceano Árctico para se alimentarem durante o Verão. No final do Verão árctico migram de novo para Sul. Durante ambas as viagens, os seus percursos passam pelas ilhas atlânticas (Canárias, Açores e Madeira), que servem como pontos úteis para descansar. Apesar de haver menos plâncton para se alimentarem em comparação com as ricas águas polares, passam algum tempo a procurar alimentos nas águas madeirenses antes de continuarem nas suas rotas de migração. Outras espécies de cetáceos, tais como a Baleia-bico-de-Blainville ou o Golfinho-roaz, exibiram um tipo diferente de fidelidade ao local na ilha, com alguns animais a mostrarem mesmo padrões de residência. Até à data, 29 espécies diferentes de cetáceos foram documentadas ao largo da Madeira, com 26 oficialmente confirmadas através de material fotográfico.