头部呈圆锥状，没有突出的嘴喙。身体大小、鳍肢大小和背鳍高度有明显的性二型。大而高耸的背鳍位于背部中央，雄性成体的背鳍直立，高可达1.0-1.8米，雌性的背鳍明显地镰刀形，高低于1米。胸鳍大而宽阔，大致呈圆形。上、下颚各有10-14对大而尖锐的牙齿。

虎鲸的体色图样主要由黑与白这两种对比分明的色彩组成，位于身体腹面的白色区域自下颚往后延伸至尾部处，在全黑的胸鳍之间变得狭窄，到了肚脐后方产生分歧，尾鳍腹面亦为白色。背部与体侧皆为黑色，但在生殖裂附近的侧腹处有白色斑块，眼睛斜后方亦有明显的椭圆形白斑。在背鳍后方有呈灰至白色的马鞍状斑纹。