As baleias assassinas preferem águas oceânicas frias, mas vivem em oceanos de todo o mundo. O noroeste do Pacífico e as latitudes mais altas do Oceano Antártico são as áreas mais povoadas por baleias assassinas, de acordo com o Sea World. Águas rasas ao longo da costa são locais comuns para as baleias se alimentarem.
Como a população de baleias assassinas é muito grande para viver apenas em águas frias, muitas vivem em áreas de águas mais quentes, como ao longo das costas da Flórida, Havaí e Golfo do México. Embora seja preferível o mar aberto, algumas baleias assassinas foram avistadas em rios, incluindo o Reno e o Tamisa.