按传统说法，美人鱼以腰部为界，上半身是美丽的女人，下半身是披着漂亮鳞片的鱼尾，整个躯体，既富有诱惑力，又便于迅速逃遁。她们没有灵魂，像海水一样无情；声音通常像其外表一样，具有欺骗性；一身兼有诱惑、虚荣、美丽、残忍和绝望的爱情等多种特性。
一般人们熟悉的美人鱼形象，源自德国传说及诗歌中常提及的美人鱼罗蕾莱。她经常会在天色昏暗不明的时候出现在莱茵河畔，用冷艳凄美的外表以及哀怨动人的歌声，迷惑过往的船夫，使其分心而失去方向，最后沉入河底。
18世纪初，人们对美人鱼的传说产生了越来越多的怀疑，埃利克·蓬托皮丹在《挪威自然史》中认为，大多数关于美人鱼的传说纯属无稽之谈。他指责一些人把虚构的故事同历史混为一谈：“显然，稍有头脑的人绝不会对这类奇谈怪论感兴趣，甚至会怀疑这种生物存在的可能性。”
但经过很多科学家的研究和大量的事实报道，人们越来越相信这个不明物种是存在的。自然科学家普利尼曾研究过美人鱼这种不明生物，在他的不朽著作《自然历史》中写道：“至于美人鱼，也叫做尼厄丽德，这并非难以置信……她们是真实的，只不过身体粗糙，遍体有鳞，甚至像女人的那些部位也有鳞片。”
1990年4月《文汇报》有这样一则报道：一些科学家正在竭力设法找到这一当今考古学最惊人的发现——一个3000年前美人鱼的木乃伊遗体的由来。一队建筑工人，在索契城外的黑海岸边附近的一个放置宝物的坟墓里，发现了这一难以相信的生物。这一发现的消息是由苏联考古学家耶里米亚博士于最近透露给西方的。她看起来像一个美丽的黑皮肤公主，下面有一条鱼尾巴。这一惊人的生物从头顶到带鳞的尾巴，计长有173厘米。科学家相信她死时约有100多岁的年龄。
1991年7月2日，新加坡《联合日报》发表了题为《南斯拉夫海岸发现1.2万年前美人鱼化石》的报道：科学家们最近发掘到世界首具完整的美人鱼化石，证实了这种以往只在童话中出现的动物，的确曾在真实世界里存在过。
化石是在南斯拉夫海岸发现的。化石保存得很完整，能够清楚见到这种动物拥有锋利的牙齿，还有强壮的双颚，足以撕肉碎骨，将猎物杀死。“这只动物是雌性的。大概1.2万年前在附近海岸出现。”柏列·奥干尼博士说。
奥干尼博士是一名来自美国加州的考古学家，在美人鱼出现的海域工作了4年。奥干尼博士说：“它在一次水底山泥倾泻时被活埋，然后被周围的石灰石所保护，而慢慢转为化石。”化石显示，美人鱼高160厘米，腰部以上像人类，头部发达，脑体积相当大，双手有利爪，眼睛跟其他鱼类一样，没有眼帘。
1991年8月，美国两名渔民发现美人鱼事件，报道如下：最近美国两名职业捕鲨高手在加勒比海海域捕到11条鲨鱼，其中有一条虎鲨长18.3米，当渔民解剖这条虎鲨时，在它的腹内胃里发现了一副异常奇怪的骸骨骨架，骸骨上身1/3像成年人的骨骼，但从骨盆开始却是一条大鱼的骨骼。当时渔民将之转交警方，警方立即通知验尸官进行检验，检验结果证实是一种半人半鱼的生物。对于这副奇特的骨骼，警方又请专家进一步研究，并将资料输入电脑，根据骨骼形状绘制出了美人鱼形状。参加这项工作的美国埃毁斯度博士说，从他们所掌握的证据来看，美人鱼并不是传说或虚构出来的生物，而是世界上确实存在的一种上半身是人下半身是鱼的生物。
科威特的《火炬报》在1980年8月24日报道：最近，在红海海岸发现了生物公园的一个奇迹——美人鱼，美人鱼的形状上半身如鱼，下半身像女人的形体，跟人一样长着两条腿和十个脚趾。可惜的是，它被发现时已经死了……
关于对活人鱼的发现也是有的。1962年曾发生过一起科学家活捉小人鱼的事件。英国的《太阳报》，中国哈尔滨的《新晚报》及其他许多家报刊对此事进行了报道。苏联列宁科学院维诺葛雷德博士讲述了经过：1962年，一艘载有科学家和军事专家的探测船，在古巴外海捕获一个能讲人语的小孩，皮肤呈鳞状，有鳃，头似人，尾似鱼。小人鱼称自己来自亚特兰蒂斯市，还告诉研究人员在几百万年前，亚特兰蒂斯大陆横跨非洲和南美，后来沉入海底……现在留存下来的人居于海底，寿命达300岁。后来小人鱼被送往黑海一处秘密研究机构里，供科学家们深入研究。
1958年，美国国家海洋学会的罗坦博士，在大西洋5千米深的海底，摄到一些类似人的海底足迹。1963年，在波多黎各东南海底，美国海军潜艇演习时，发现了一条怪船，时速280千米，无法追踪，人类现代科技望尘莫及。
1968年，美国摄影师穆尼，在海底发现怪物，脸像猴子，脖子比人长4倍，眼睛像人但要大得多，腿部有快速“推进器”。
还有一部分科学家认为，海洋里的一些动物远远看去像美人鱼，所以就被误认为是传说中的美人鱼。这样的动物大概有这样几种：海牛、儒艮及各种海狮、海豹等鳍脚目动物，虽然它们其貌不扬，但同传说中的美人鱼却有几分相近。海豹的跳跃和常惯姿态也很像传说中的美人鱼。但更多人认为，海牛或者儒艮是美人鱼的原型。
有这样一个传说：相传哥伦布在亲眼目睹过海牛之前就听过一些关于美人鱼这一神秘而又美丽的物种的传说，当时他已经沉浸于对美人鱼的神往和浓厚的兴趣之中，并且满怀希望地用自己心爱的情妇的名字“安娜”来给它命名。
直到后来一次航海的途中水手们捕捉到了一只海牛并且告诉哥伦布这东西就是他一直想见到的美人鱼的时候，哥伦布简直不敢相信自己心中美丽又神圣的“安娜”会是这样一副丑陋的嘴脸，竟然还不如一头母猪可爱。
于是哥伦布怀着失望的心情决定让他心目中“美丽”的“安娜”作为自己的晚餐，当晚，他食用了这位“安娜”，认为肉色和味道酷似小牛肉，加之它们以草为食，体内的构造和鱼毫无相似之处，就推测它们不是鱼而是真正的小牛，自那以后，海牛就被叫开了。当然，“安娜”这一具有讽刺意义的命名就像家丑一样随之被悄悄地掩盖了。
然而人类为何会把海牛认为是美人鱼呢？最具有说服力的要属海牛，海牛有两个乳房，像人的拳头那么大，都位于胸部鳍肢下，与人的乳房位置相似。这大概就是将其取名人鱼的最大根据吧。甚至有人说它是用鳍肢抱着幼仔竖立在水里喂奶，上身露出水面，其状颇似人形，其实并非如此，海牛喂奶的时候是水平地浮在水面上，身体略侧，从来没有过竖立于水面的喂奶姿势。究竟人们为何把海牛取名为“人鱼”，至今还没有一个科学的根据来证明这一点。