虎鲸传统上被视为单一物种（Orcinus orca），但近年研究发现存在多个生态型（ecotype），因食性、栖息地和遗传差异，可能被划分为不同亚种或独立物种，目前学界尚未完全统一分类。主要生态型包括：

居留型（Resident）：以鱼类为食，尤其喜食三文鱼，群体方言独特，社交性强，分布于东北太平洋等海域。

过客型（Transient）：捕食海洋哺乳动物（如海豹、海獭），游动范围广，几乎不发声，分布于全球温带及极地海域。

远洋型（Offshore）：体型较小，以深海鱼类和头足类为食，群体庞大，多见于外海。

南极 A 型：体色深，专食小须鲸，栖息于南极冰缘区。

南极 B 型（浮冰型）：体型较小，以海豹为食，适应浮冰环境。

南极 C 型（罗斯海型）：眼斑呈狭长形，可能以南极磷虾或鱼类为食，是已知体型最小的虎鲸生态型。