As baleias assassinas estão em perigo devido a uma série de ameaças, incluindo derramamento de óleo, bioacumulação de PCB e outros contaminantes, poluição sonora, colisões com navios, emaranhamento em equipamentos de pesca, tiroteios por pescadores e perturbação do habitat por observadores de baleias. Além disso, o esgotamento das populações de presas, como mamíferos marinhos e certas espécies de peixes, afeta seu ecossistema.
As ameaças anteriores às baleias assassinas incluem a captura para uso em exposições de aquários e caça comercial. Embora poucas baleias assassinas sejam caçadas por seu valor comercial em 2014, elas continuam a ser mortas por pescadores comerciais, que as veem como competidoras. Desde o derramamento de óleo do Exxon Valdez em 1989, derramamentos de óleo e outros vazamentos de poluentes têm sido considerados sérias ameaças às baleias assassinas. As perturbações sonoras que afetam as baleias assassinas incluem o sonar naval de alta intensidade, que as tomografias provaram causar hemorragia em seus cérebros e ouvidos, bem como o som de perfurações, navios e fazendas de salmão.
Em 2013, a Lista Vermelha de Espécies Ameaçadas da União Internacional para a Conservação da Natureza e dos Recursos Naturais listou a unidade taxonômica das baleias assassinas como deficiente em dados. Anteriormente, as baleias assassinas eram consideradas uma espécie, mas os pesquisadores postulam que pode haver várias espécies de baleias assassinas, algumas das quais estão ameaçadas de extinção desde 2014. As baleias assassinas residentes se movem em grupos e habitam áreas específicas, enquanto as baleias assassinas transitórias se movem em grupos menores e abrangem áreas maiores. As baleias assassinas residentes no sul, por exemplo, um grupo de três grandes grupos que habitam as águas costeiras do oeste dos Estados Unidos e Canadá, foram declaradas espécie em extinção sob a Lei de Espécies Ameaçadas de 2005, e a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional declarou sua distribuição um habitat crítico sujeito à conservação em 2006.
