La plupart des données sur le cycle de vie des orques proviennent de campagnes d'observation de longue durée portant sur des populations grégaires vivant le long des côtes de Colombie britannique et de l'État de Washington ainsi que d'études menées sur des orques en captivité. Compte tenu de la minutie des études menées et de la nature fortement structurée des groupes d'orques de ces populations, les données dont on dispose peuvent être considérées comme justes et détaillées ; toutefois les groupes d'orques transhumants et ceux vivant dans d'autres océans peuvent avoir des caractéristiques légèrement différentes.

Les femelles deviennent adultes à environ 15 ans. À partir de cet âge, elles ont des périodes de fertilité espacées de 3 à 16 mois. La durée de la période de gestation est variable, de quinze à dix-huit mois. Les mères donnent naissance à un seul nouveau-né, environ une fois tous les cinq ans. Dans les groupes d'orques grégaires étudiés, les naissances s'échelonnent tout au long de l'année, le pic de naissance se situant en hiver. La mortalité des nouveau-nés est très élevée ; d'après une étude, il semble que près de la moitié décèdent avant d'avoir atteint l'âge de six mois. Les nouveau-nés sont allaités durant 2 ans, mais commencent à se nourrir eux-mêmes à compter de l'âge de douze mois.

Les femelles se reproduisent jusqu'à l'âge de 40 ans ; elles élèvent donc en moyenne 5 nouveau-nés. Les orques femelles vivent en moyenne jusqu'à l'âge de cinquante ans, mais certaines peuvent vivre jusqu'à 80 voire 90 ans dans des cas exceptionnels. Les mâles deviennent sexuellement actifs à l'âge de 15 ans, et vivent environ 30 ans en moyenne, 50 ans dans des cas exceptionnels.