虎鯨的飲食習性非常多樣，包括捕食多種魚類、海洋哺乳動物、海洋無脊椎動物、海鳥和海龜。
居留型虎鯨主要食用魚類，不同地區的居留型虎鯨會偏好食用不同的魚類。例如，北居留型和南居留型的虎鯨幾乎只吃鮭魚，尤其是大鱗大痲哈魚，而阿拉斯加的居留型虎鯨除了鮭魚外，也會吃黃線狹鱈和鯖魚。生活在俄羅斯遠東沿海和日本沿海的居留型虎鯨則主要以鮭魚和鯖魚為食。
其他類型的虎鯨，如過客型和遠洋型，會捕食多種海洋哺乳動物，如海豹、海獅、海狗、海象和海豚等。北大西洋的虎鯨生態型中，2型虎鯨幾乎只捕食其他鯨類，尤其偏好捕食小鬚鯨。
總的來說，虎鯨的食譜非常廣泛，能夠適應各種海洋環境。