범고래는 돌고래과에서 가장 큰 종으로 바다의 최고 포식자이며, 상어와 다른 종류의 돌고래나 고래도 잡아먹습니다. 그래서 별명으로 ‘킬러 고래’라는 이름도 붙었다. 고래 류 중 가장 넓은 지역에 분포하고 있다. 전 세계 해역에 살고 있으며, 때로는 강을 거슬러 올라가기도 한다.
외형적으로 가장 식별이 쉬운 종으로 등 위로 높게 솟아 오른 등지느러미는 특징적으로 암컷의 경우 0.9m, 수컷은 1.8m나 된다고 한다. 수컷 성체의 경우 삼각형 모양을 하고있다. 주둥이는 매우 짧고, 앞은 둥글게 생겼다. 가슴지느러미는 크고 둥근 모양이다. 성체 수컷의 경우 크기가 2m에 이른다. 이빨은 10~12개의 굽은 이빨이 좌우상하 턱에 나 있으며, 이빨 횡단면은 계란 모양이다. 눈 위 뒤쪽에 둥글고 흰 큰 반점이 있다. 아래턱에서 목과 가슴을 지나 생식기에 이르는 몸 아래는 흰색이다. 크기는 갓 태어난 새끼의 경우 전체 2.1~2.4m 정도이고, 체중이 약 180kg 정도 나간다. 성체의 경우 암컷은 몸길이 8.5m, 무게 7.5톤이며, 수컷은 몸길이 9.8m 무게는 10톤에 이른다. 평균 길이는 7~10m, 무게는 6~10t이다. 흰줄박이 돌고래라고도 한다. 등 쪽은 검은색이고 배 쪽은 흰색으로 경계선이 뚜렷하다. 큰 등지느러미 뒤에 흰색 또는 회색의 말안장 모양의 무늬가 있지만 없는 것도 있다. 또 배 쪽 뒤로 뚜렷한 흰 물결 모양의 무늬가 있다.
생태적으로 미국에서의 연구조사 결과에 의하면 범고래는 2가지 생활 패턴을 지니고 있다. 범고래는 사회적인 동물로 2가지 생활패턴을 가지고 있는데 평생 한 지역에서 생활하는 정주형 그룹(Resident)과 다른 지역을 오가며 이동하는 이동형 그룹(Transient)으로 나뉜다. 이 두 그룹 사이에는 생태학적인 차이뿐만 아니라 형태 및 몸의 색에도 차이가 있다고 한다. 정주형 그룹이 이동형 그룹보다 개체 수가 많다. 정주그룹에 속한 범고래는 주로 물고기를 잡아먹고, 이동 그룹인 경우 해양성 포유류를 주로 잡아먹는다고 한다. 무리를 지어 생활하는데 2∼50마리씩 몰려다니며, 주로 물고기나 오징어를 잡아먹는데, 다른 종류의 돌고래나 고래를 습격하거나 바다표범이나 물개도 잡아먹는다. 범고래 1마리의 뱃속에서 60마리의 물개 새끼가 나오기 했다. 범고래의 사냥 방식으로 ‘해변 돌진’이라고 하는 것이 있다. 범고래는 추적의 달인으로 시력을 사용하지 않고도 거의 모든 먹잇감을 추적할 수 있다. 그 이유는 반향정위라는 음파탐지를 사용하기 때문이라고 한다. 생체학적 음파 탐지기는 매우 우수해서 100m 밖에서도 야구공 크기의 목표물을 감지할 수 있다. 범고래는 1초에 수백 번씩 딸깍이는 소리를 콧구멍으로 내보내는데 이 소리는 퍼져나가는 속도가 초속 1,500m에 이른다. 이 소리가 다시 돌아와 목표를 탐지하게 된다.
다 자란 암컷은 3년마다 1마리의 새끼를 낳을 수 있는데 임신기간은 16∼17개월이고, 수유기간은 약 1년이다. 태평양 북서부 지역에 사는 무리는 출산이 여름 이외의 10월부터 3월에 걸쳐 이루어지며, 대서양 북동부지역에서는 늦가을부터 한 겨울에 걸쳐 일어난다고 한다. 태어났을 때의 몸길이는 2.1∼2.4m, 몸무게는 약 180㎏이다. 난폭하여 '바다의 깡패'라고 불리기도 하나, 사육할 경우 지능이 높아 잘 길들이면 여러 가지 재주를 부리기도 한다. 전 세계의 바다에 분포하며, 위도가 높고 먹이가 풍부한 해역에 서식한다. 직접적으로 포획되지는 않았지만 북태평양 지역의 포경기지에서 지금도 소수가 포획되고 있다고 한다. 많은 해역에서 어업자들이 범고래를 경쟁 상대로 여기고, 사격하는 일이 많다. 이러한 문제는 미국 알래스카 지역에서 심하다고 한다.