Las orcas son fáciles de reconocer visualmente. Todo su cuerpo es negro, a excepción de su parte inferior que es de coloración blanca, al igual que un pequeño ovalo justo arriba del ojo. Esta característica, a su vez, sirve para distraer a un posible depredador de la posición real de los ojos, dándole así más seguridad a las orcas. Esta coloración la utilizan para camuflarse, y es conocido como camuflaje interrumpido, ya que al igual que la cebra rayada, los colores confunden a su presa. Al igual que sus parientes los delfines, las orcas utilizan la ecolocalización para orientarse, navegar y para localizar a su presa en el mar sin tener que utilizar la visión.
Las orcas son los únicos delfines que muestran un dimorfismo sexual, por lo que es más fácil distinguir el sexo de estos delfines. La aleta dorsal en el macho mide hasta seis pies de largo y la de la hembra solamente mide tres pies. Además, la aleta de la hembra es curva como en otros delfines, mientras que la de los machos es más recta. Los machos pueden llegar a medir de 22 a 27 pies de largo, unos siete u ocho metros y normalmente pesan entre cuatro y seis toneladas. En las hembras, lo normal es que estén entre cinco y siete metros de largo y un peso entre dos y cuatro toneladas.
El cerebro de estos mamíferos está altamente desarrollado. Este puede llegar a ser cuatro veces el tamaño del cerebro humano. La capacidad de inteligencia de las orcas es una de las más altas del reino animal. Esto queda demostrado en su comportamiento social y en sus relaciones familiares, así como en su aprendizaje y comunicación.
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