虎鲸的体重因性别、年龄和栖息地而异，存在显著差异。
成年雄性虎鲸通常体重在3.6至5.4吨之间，部分大型个体可超过6吨。例如，有记录的最大雄性虎鲸体长达9.8米，体重接近10吨，相当于两辆家用轿车的总和。其庞大的体型得益于发达的肌肉组织和厚实的脂肪层，使其能在寒冷海域保持体温。

成年雌性虎鲸体型稍小，体重一般在1.4至3.6吨之间，体长约为5.2至7.3米。雌性虎鲸虽体型较小，但寿命更长（平均可达90岁），且在群体中承担“族长”角色，负责传授生存技能。
新生虎鲸幼崽体重约145至175公斤，体长2至2.3米，出生后即可跟随群体游动。幼崽在母鲸哺育下快速成长，1年内体重可增至1吨以上。