Las orcas son fáciles de reconocer visualmente. Todo su cuerpo es negro, a excepción de su parte inferior que es de coloración blanca, al igual que un pequeño ovalo justo arriba del ojo. Esta característica, a su vez, sirve para distraer a un posible depredador de la posición real de los ojos, dándole así más seguridad a las orcas. Esta coloración la utilizan para camuflarse, y es conocido como camuflaje interrumpido, ya que al igual que la cebra rayada, los colores confunden a su presa.

Gracias a este color, otros animales no ven a las orcas como un depredador en potencia. Además, las manchas ovaladas de color blanco, pueden dar la impresión de que la orca es un contrincante mucho más grande.
Al igual que sus parientes los delfines y ballenas, las orcas utilizan la ecolocalización para orientarse, navegar y para localizar a su presa en el mar sin tener que utilizar la visión.
El cerebro de estos mamíferos está altamente desarrollado. La capacidad de inteligencia de las orcas es una de las más altas del reino animal. Esto queda demostrado en su comportamiento social y en sus relaciones familiares, así como en su aprendizaje y comunicación.
Las orcas son los únicos delfines que muestran un dimorfismo sexual, por lo que es más fácil distinguir el sexo de estos delfines.
La aleta dorsal en el macho mide hasta seis pies de largo y la de la hembra solamente mide tres pies. Además, la aleta de la hembra es curva como en otros delfines, mientras que la de los machos es más recta.
Los machos pueden llegar a medir de 22 a 27 pies de largo, unos siete u ocho metros y normalmente pesan entre cuatro y seis toneladas. Conforme el macho se hace adulto aumenta su peso y sus aletas pectorales, su aleta dorsal y los extremos de la cola se hacen más grandes que los de las hembras.
En las hembras, lo normal es que estén entre cinco y siete metros de largo y un peso entre dos y cuatro toneladas.

En el caso de las orcas, la aleta dorsal actúa como una quilla, ayudando a estabilizarla mientras nada. Esta misma aleta en los machos adultos es alta y triangular. En las hembras, la aleta dorsal es más pequeña y por lo general está curvada hacia atrás. Al igual que pasa con las aletas pectorales y los extremos de la cola, sus arterias están rodeadas de venas, que ayudan a mantener la temperatura del cuerpo estable. El tamaño y forma de las áreas blancas y grises puede variar según el área de donde provienen.