Le Sanctuaire marin national de Stellwagen Bank protège 842 miles carrés d'Atlantique ouvert où le plateau continental descend de 100 à 600 pieds en moins d'un mile. Cette bathymétrie abrupte fait remonter l'eau froide et riche en nutriments à la surface, favorisant la formation de denses bancs de krill et de lançons qui attirent les baleines à bosse, les rorquals communs et les petits rorquals entre avril et octobre. Le sanctuaire a été désigné en 1992 après que des décennies de pression commerciale aient menacé la productivité du banc, et il accueille aujourd'hui l'un des regroupements de cétacés les plus fiables de l'ouest de l'Atlantique Nord. La protection fédérale interdit le chalutage dans la zone d'alimentation principale, permettant aux stocks de poissons de se reconstituer et soutenant le réseau trophique qui rend les excursions d'observation des baleines à Plymouth viables année après année. Le port de Plymouth se trouve à dix-huit miles nautiques à l'ouest de la limite la plus proche du banc, ce qui le place plus près que Boston ou Provincetown des zones d'alimentation méridionales du sanctuaire. Les départs matinaux du State Pier atteignent le banc extérieur en moins de quatre-vingt-dix minutes, arrivant au moment où les baleines à bosse commencent leur alimentation en surface en journée. Les baleines utilisent l'alimentation par filets de bulles, un comportement coordonné où une baleine tourne en dessous d'un banc de lançons tout en expirant une spirale de bulles qui piège les poissons. Le groupe remonte alors à travers la colonne, la gueule ouverte, faisant surface à l'unisson. Les naturalistes à bord des navires de Plymouth cataloguent chaque baleine grâce aux motifs de pigmentation uniques sur leurs nageoires caudales, contribuant aux données d'observation du catalogue des baleines à bosse du golfe du Maine géré par le College of the Atlantic. Plus de 900 individus ont été identifiés dans les eaux de Stellwagen depuis le début du catalogue en 1979, et des observations répétées confirment que de nombreuses baleines reviennent dans le même secteur chaque saison. Les rorquals communs, la deuxième plus grande espèce sur Terre, patrouillent les eaux plus profondes le long de la bordure est du banc. Ils sont plus rapides et moins acrobatiques que les baleines à bosse, souvent visibles uniquement par une nageoire dorsale fendant la surface avant une plongée peu profonde. Les petits rorquals, l'espèce de baleines à fanons la plus petite dans ces eaux, apparaissent sporadiquement près des côtes pendant l'été, identifiables par la bande blanche sur chaque nageoire pectorale. Le sanctuaire abrite également des marsouins communs, des dauphins à flancs blancs de l'Atlantique et, occasionnellement, des baleines noires de l'Atlantique Nord, bien que ces dernières soient gravement menacées et que les observations soient rares. Si la météo le permet, les naturalistes déploient des hydrophones pour capturer les impulsions à basse fréquence du chant des rorquals communs et les refrains complexes et évolutifs que les baleines à bosse produisent pendant la saison des amours. Ces vocalisations portent sur des kilomètres sous l'eau, et les écouter en direct rappelle que la majeure partie de ce qui se passe dans le sanctuaire reste invisible depuis la surface.