Katil balinalar soğuk okyanus sularını tercih ederler, ancak dünyanın dört bir yanındaki okyanuslarda yaşarlar. Kıyılardaki sığ sular, beslenirken balinalar için ortak yerlerdir.
Katil balinaların nüfusu sadece soğuk sularda yaşayamayacak kadar büyük olduğundan, çoğu Florida, Hawaii ve Meksika Körfezi kıyıları gibi sıcak su alanlarında yaşar. Açık okyanus suyu tercih edilmesine rağmen Ren ve Thames gibi nehirlerde bazı katil balinalar tespit edildi.
