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，特別是在獵物充足的海域。它們的移動情形普遍與追蹤獵物或增加捕食率有關，時間通常在魚類產卵季與海豹的生產期。到了夏天，大西洋中大多數的虎鯨都棲息於浮冰邊緣或有浮冰的水道，以鬚鯨、企鵝、海豚、海豹等為食。它們會遷徙至何處、會移動多遠，仍未有定論。部分虎鯨會終年停留於南極海域，而在北極的虎鯨則很少接近浮冰。據美國華盛頓州與英屬哥倫比亞的虎鯨研究者指出，當地有定居型與過境型兩種型態的虎鯨群，當地終年皆可發現此二種群體。部分個體有非常大的活動範圍，由各地的照片辨識結果發現，有些虎鯨的活動範圍自阿拉斯加一直到美國南方的加州。
虎鯨是所有鯨類中最國際化的，可能是僅次於人類的第二大範圍的哺乳動物。它們幾乎可以在任何海洋棲息地中發現，但最常見於海洋生產力高的冷水地區，尤其是在較高的緯度和近岸。目擊範圍從衝浪區到公海，水溫或深度沒有明顯限制。分佈範圍擴充套件到許多半封閉的海域，例如地中海、鄂霍次克海、加利福尼亞灣、墨西哥灣、紅海和波斯灣。
儘管虎鯨在世界範圍內都有發現，但據報道，熱帶地區的密度比北極和南極的最高緯度低了1-2個數量級。在大陸邊緣，虎鯨更為普遍。但是，這種一般模式存在一些差異，似乎與海洋生產力有關。在溫暖的西部邊界洋流（如墨西哥灣流或黑潮洋流）中，虎鯨似乎不如在生產力更高的東部邊界洋流（如加州洋流）中普遍。但是，它們在千島寒流和福克蘭洋流等冷水西部邊界洋流中也很常見。
高緯度虎鯨的長途遷徙已有記錄。馬修斯等在2011年用衛星跟蹤了一頭虎鯨，從加拿大東部北極圈進入北大西洋中部5400公里（緯度38度）。2012年從德班和皮特曼追蹤虎鯨從南極半島到巴西南部，然後回溯——直達約9，400公里的直達往返。皮特曼等人在2012年跟蹤了從羅斯海到紐西蘭北部再到紐西蘭的以魚類為食的生態虎鯨的往返行程，航程超過11，000公里，覆蓋了緯度48度。許多南極虎鯨似乎是高度透明的。在南極，一些生態型虎鯨很容易進入浮冰區域尋找獵物，而另一些僅在露天環境中捕食。某些地區的虎鯨季節性聚集在沿海海域覓食並偶爾進入河口。
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虎鯨具有高度的社會性和複雜的社會結構。喜歡群居的生活，有2-3只的小群，也有40-50只的大群，甚至有報道稱一個族群裡有數百個個體，但這只是一組較小的族群之間的暫時聯絡
