Katil balina üst düzey bir avcıdır ve doğal düşmanları yoktur. Ancak, hastalıklı veya yaralı katil balinalar denizin diğer üst düzey avcılarına av düşebilir.
Katil balina nadiren avlanırken, balık, deniz aslanları, kalamar, yunuslar, penguenler, porpoises ve mühürler dahil olmak üzere birçok hayvana avlanır. Katil balinada mavi balina dahil büyük balinaların avlandığı da bilinmektedir. İnsan hayatını alan hiçbir zaman vahşi bir katil balina vakası olmamıştır.
Katil balinalar, baklaların içinde işbirliği içinde avlanırlar. Ayrıca av peşinde kumsallara kayan katil balina örnekleri de var.
