海牛目（学名：Sirenia）在海洋哺乳动物中是相当特殊的一群，所属物种均为植食性，以海草与其他水生植物为食。现存共有四种海牛目动物，分为两个科：海牛科（Trichechidae）及儒艮科（Dugongidae）。海牛科包含3种生存在大西洋水域的海牛；儒艮科则包含生存在太平洋及印度洋的儒艮（）及已灭绝的大海牛（）。
海牛目动物相当适应水中生活，它们有流线形的身体，没有后肢与背鳍，身上毛发稀疏，前肢呈桨状便于游泳。儒艮科与海牛科的体型相似，由尾部可明显分辨两者：海牛科的尾巴宽大而略呈圆形，儒艮科则为V形尾，近似于海豚的尾鳍。
海牛目有厚而可移动的嘴唇，表面覆有浓密的短毛，可抓取海草送进口中。它们演化出特殊的牙齿替换系统，以因应食用多纤维食物造成的牙齿磨损。海牛仅具臼齿，更新方式不是一颗掉了后再重新长出新牙，而是整列牙齿由颚的末端水平地往前移动，当牙齿移动至颚的最前端时，牙根会逐渐被吸收终至脱落，跟象的牙齿结构有点像。儒艮的上下颚各有三对臼齿与前臼齿，随着年龄增长，它们的前臼齿与第一对臼齿会脱落，剩余的臼齿则会终生生长。雄性有两颗大型门齿，在青春期时会突出嘴边，但当嘴巴闭上时会被嘴唇盖住。没有外耳壳，只在头部两侧各有1个很小的耳孔；2个鼻孔皆位于吻部的顶端，潜水时会被皮膜掩盖。雌性有1对乳房，乳头位于前肢基部处。
它们的肺很大，是浮力的主要来源；横膈膜的位置相当特殊，不像人类般与肩膀平行，而是大致与背、腹部平行，推测可能与浮力的调节有关。骨架非常厚重，尤其是肋骨，除了有铅垂般帮助下潜的功能外，对于鲨鱼等天敌的冲撞也有一定的抵御能力。皮肤相当厚，体内储存有许多脂肪，但脂肪厚度通常不及鲸类的鲸脂。
雄性海牛目动物没有外露的生殖器，隐藏于腹部中段；雌性生殖器接近肛门，在尾柄前方。怀孕期一般约1年以上，1胎仅产1子。
已知最早的化石约在始新世早期，到了渐新世与中新世时期是海牛目最繁盛的时候，之后便逐渐衰退，原因可能是气候寒冷化、海洋环境变动，或是古代人类猎捕等造成。最早的海牛目动物大小相当于今日的猪，有四只脚，居住于岸边。儒艮科约在始新世末期出现，外型已相当接近今日的儒艮，出土化石不少；海牛科可能在渐新世初期演化出来，现有化石数量较少。目前对于海牛目的演化分歧情形仍有许多疑问，各科分歧的时间点也尚有争议，但关于“由陆栖至海生”的演化途径由于化石充足已有完整理论提出。
虽然外型上有相当大的差异，不过由考古学与比较解剖学上的证据显示，现生哺乳类中与海牛目亲缘关系最近的是长鼻目（Proboscidea，象属此目）。
近几世纪以来，海牛目的族群皆已明显下降，在许多区域已灭绝。族群减少的主要因素是由于人类活动的干扰，虽然已受保护，但在其栖息地内仍然不时遭到猎杀，在某些地区的市场上甚至仍公然买卖海牛肉。海牛的死亡威胁还包括遭到运河水门夹伤与陷于渔网中导致的窒息。儒艮也常死于渔业拖网、捕鲨鱼与海龟网，其他包括炸鱼、海面原油污染、龙旋风与暴风侵袭、寄生虫、虎鲸与鲨鱼的捕食等。
