虎鯨的體型極為粗壯，是海豚科（Class Delphinidae）中體型最大的物種。

頭部呈圓錐狀，沒有突出的嘴喙。

大而高聳的背鰭位於背部中央，其形狀有高度變異性，雌鯨與未成年虎鯨的背鰭呈鐮刀形，而成年雄鯨則多半如棘刺般直立，高度約1至1.8公尺。

胸鰭大而寬闊，大致呈圓形，這點與大多數海豚科成員的典型鐮刀狀背鰭不同。

上、下顎各有10至14對大而尖銳的牙齒(sharp teeth)作為武器（weapons), 每顆牙大概有8cm。

在海灣的淺水地帶，它還喜歡用尾巴上的缺刻去鉤拉海藻，發出“呼呼”的聲音，不久，渾身就披滿了半透明的海草。

雖然它的牙齒非常堅強，但卻不如鯊魚的牙齒那樣鋒利，因此主要用於攫取而不是咀嚼，而被它叼住的食物都是整個吞下的。

虎鯨的食物多樣，由小型結群魚類、魷魚，一直到大型鬚鯨與抹香鯨（Sperm Whale）都有可能成為它們的獵物；獵食的物件主要是各種海洋獸類，如海豚、海豹、海獅、海狗、海象等，有時也捕食企鵝、烏賊和鱈魚、鮃魚、鰈魚、鯖魚、沙丁魚等各種海洋魚類，曾有一隻虎鯨吃掉13只海豚和14只海豹的記錄。

成群的虎鯨甚至敢於攻擊比其大十倍的鬚鯨，情景與狼群圍獵孤鹿十分相似，先將獵物上下左右團團圍住，咬掉背鰭、尾巴等，使其難以遊動，然後撕去大塊的肉，再咬掉獵物的嘴唇和舌頭。

有時也會將捕到的海豹或企鵝像玩玩具一般拋向天空。

由於虎鯨是如此之兇猛，所以海洋中的露脊鯨、長鬚鯨、座頭鯨、灰鯨、藍鯨等大型鯨類也都畏之如虎，遠遠見了，就慌忙避開，逃之夭夭。

虎鯨在捕食的時候還會使用詭計，先將腹部朝上，一動不動地漂浮在海面上，很像一具死屍，而當烏賊、海鳥、海獸等接近它的時候，就突然翻過身來，張開大嘴把它們吃掉。

甚至會利用漲潮衝到海岸邊，捕捉來不及逃走的海豹企鵝。