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，特别是在猎物充足的海域。它们的移动情形普遍与追踪猎物或增加捕食率有关，时间通常在鱼类产卵季与海豹的生产期。到了夏天，大西洋中大多数的虎鲸都栖息于浮冰边缘或有浮冰的水道，以须鲸、企鹅、海豚、海豹等为食。它们会迁徙至何处、会移动多远，仍未有定论。部分虎鲸会终年停留于南极海域，而在北极的虎鲸则很少接近浮冰。据美国华盛顿州与英属哥伦比亚的虎鲸研究者指出，当地有定居型与过境型两种型态的虎鲸群，当地终年皆可发现此二种群体。部分个体有非常大的活动范围，由各地的照片辨识结果发现，有些虎鲸的活动范围自阿拉斯加一直到美国南方的加州。
虎鲸是所有鲸类中最国际化的，可能是仅次于人类的第二大范围的哺乳动物。它们几乎可以在任何海洋栖息地中发现，但最常见于海洋生产力高的冷水地区，尤其是在较高的纬度和近岸。目击范围从冲浪区到公海，水温或深度没有明显限制。分布范围扩展到许多半封闭的海域，例如地中海、鄂霍次克海、加利福尼亚湾、墨西哥湾、红海和波斯湾。
尽管虎鲸在世界范围内都有发现，但据报道，热带地区的密度比北极和南极的最高纬度低了1-2个数量级。在大陆边缘，虎鲸更为普遍。但是，这种一般模式存在一些差异，似乎与海洋生产力有关。在温暖的西部边界洋流（如墨西哥湾流或黑潮洋流）中，虎鲸似乎不如在生产力更高的东部边界洋流（如加州洋流）中普遍。但是，它们在千岛寒流和福克兰洋流等冷水西部边界洋流中也很常见。
高纬度虎鲸的长途迁徙已有记录。马修斯等在2011年用卫星跟踪了一头虎鲸，从加拿大东部北极圈进入北大西洋中部5400公里（纬度38度）。2012年从德班和皮特曼追踪虎鲸从南极半岛到巴西南部，然后回溯——直达约9，400公里的直达往返。皮特曼等人在2012年跟踪了从罗斯海到新西兰北部再到新西兰的以鱼类为食的生态虎鲸的往返行程，航程超过11，000公里，覆盖了纬度48度。许多南极虎鲸似乎是高度透明的。在南极，一些生态型虎鲸很容易进入浮冰区域寻找猎物，而另一些仅在露天环境中捕食。某些地区的虎鲸季节性聚集在沿海海域觅食并偶尔进入河口。
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虎鲸具有高度的社会性和复杂的社会结构。喜欢群居的生活，有2-3只的小群，也有40-50只的大群，甚至有报道称一个族群里有数百个个体，但这只是一组较小的族群之间的暂时联系
