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ウラヌス作戦
両軍の戦力 > 枢軸国

スターリングラードを占領するという決定は延期されていたが、東部戦線に更なる部隊を送るよう同盟国に圧力をかけている間、ブラウ作戦において、ドイツ軍と同盟国軍が幅480km、長さ数百kmの戦線を形成していた。例を挙げるならば、ドイツ第6軍は約400kmの戦線で攻撃を行う間、さらに約160kmの戦線の防衛をも担当していた。南方軍集団を分割して設立されたB軍集団（残り半分はA軍集団とされ、コーカサス周辺で作戦行動を行った）は、書類上は強力な部隊に見えた。B軍集団にはドイツ第2軍、第4装甲軍、第6軍及びルーマニア第3軍、イタリア第8軍、ハンガリー第2軍とドイツ軍第16自動車化歩兵師団が所属していた。さらに予備戦力として第48装甲軍団と1個歩兵師団が所属していたが、装甲軍団はすでに疲弊し切っていた。そして、ドイツ軍部隊の大部分がスターリングラード、コーカサスでの作戦で先頭に立っており、ドイツ軍の側面を防衛するのは同盟軍となっていた。
ドイツ総統アドルフ・ヒトラーがドイツ軍の側面を防衛する同盟国各軍に信頼を示している間、その実、多くの場合、同盟軍の将校の士気は低く、兵士の質も悪く、武器は旧式で多くの器材を馬が引いている状態であった。例えば、部隊の機械化の問題では、ルーマニア第1装甲師団にはおよそ100両のチェコ製戦車38(t)戦車が所属していたが、これはドイツではすでに一線級の戦車ではなかった。また、使用していた対戦車砲3.7 cm PaK 36もすでに旧式と化しており、ソビエト赤軍戦車T-34を撃破するには威力不足であった上に、弾薬が不足気味であった。そのためルーマニア軍は度重なる要請を行い、それを受けたドイツは7.5 cm PaK 40を1個師団に6門の割合で提供した。これらの部隊は、戦線に非常に広大な範囲に渡って展開することとなった(例えば、ルーマニア第4軍が長さ270kmの戦線の防衛を担当、ルーマニア第3軍は140kmの戦線を担当するなど)。ドイツはその戦力について疑念を持っていたが、イタリア第8軍は、ハンガリー第2軍とルーマニア第3軍の間を担当した。
通常、同盟国各軍はドイツ軍より良好な状態に無く、さらにソビエト赤軍との何ヶ月もの戦いで、さらに戦力を低下させていた。そしてソビエト赤軍最高司令部は新たな戦力を増強、ドイツ軍に対抗していたが、それに対してOKHはそれら戦力が消耗した部隊でさえも戦線を維持するために使わざるを得なかった。さらに1942年5月から11月に行われたドイツ軍の攻勢の間、ドイツ軍最良の師団、グロースドイッチュラント師団と第1SS装甲師団がフランスへ連合軍が上陸する可能性が生じたため、A軍集団からフランスへ移動した。
第6軍はスターリングラードの戦いで多大な犠牲を被っていた。例えば、ドイツ第22装甲師団の戦力状態は、時折ルーマニア第1装甲師団と変わらない状態になることがあった。そして、ドイツ軍の防衛線が戦力に見合わず、伸びきっており、例えば第XI軍団は長さ100kmの戦線を担当していた。
両軍の戦力 > ソビエト赤軍

ソビエト赤軍は将兵約1,100,000名、戦車804両、砲門13,400門、航空機1,000機以上を準備していた。ソビエト赤軍はルーマニア第3軍を撃破してドイツ軍側面を突破するために、第5戦車軍、第21軍、第65軍を配置した。ドイツ軍の南部側面への攻撃はソビエト赤軍第4、第5機械化軍団が先鋒を務め、第51軍、第57軍の目標となり、その後、ルーマニア第4軍を突破して、カラチで第5戦車軍と合流する予定であり、総勢11個軍といくつかの独立戦車旅団を配置した。しかし、ソビエト赤軍の攻撃準備はまだ完全とはいえなかった。結局、多くの部隊が移動の遅延を起こしていたため、ソビエト赤軍最高司令部は11月8日、作戦の延期を命令した。その一方で、各部隊は作戦に参加する前にドイツ軍の反撃を撃退し、機械化部隊で進撃をする演習を繰り返し行っていた。 これらの行動に合わせて、モスクワへの部隊展開を増やすような偽装を行い、無線交信の減少、口頭での移動命令、カモフラージュ等で、できる限り反撃作戦を隠匿した。また、ソビエト赤軍が反撃に使用する予定であったドン川の橋からドイツ軍の注意を逸らすために、ドン川の各所で偽の橋を建設していたが、さらにドイツ軍を油断させるため、防御陣地を構築するよう命令された。また、ソビエト赤軍は中央軍集団への攻撃を行い、ドイツ軍に反撃作戦が中央軍集団に行われると錯覚させるための、偽装の反撃準備を行った。
スターリングラードにおいてはドイツ空軍の激しい爆撃により、ソビエト赤軍部隊の移動はかなり困難であった。スターリングラード戦線で活動していた第38工兵大隊はボルガ川を横断して、弾薬、将兵、戦車の輸送を行っていた。その一方で、切迫していた段階的な反撃の主導を務めることになっており、戦線の比較的交戦の少ない地点の偵察を行っていた。約3週間でソビエト赤軍はボルカ川対岸より、将兵約111,000名、戦車420両、砲門556両を輸送した。
11月17日、ヴァシレフスキーはモスクワに呼び出された。そこで、ヴァシレフスキーは第4機械化軍団司令官司令官ボルスキーが攻撃を取りやめるようスターリンに宛てていた手紙を見せられた。ボルスキーはこの大掛かりな反撃が失敗する運命にあると考えており、その代わりに、攻撃を延期して、作戦を根底から計画し直すよう示唆していた。
多数のソビエト赤軍兵士は冬装備を支給されず、「指揮官の無責任な態度のために」多くの兵士が凍傷で死亡しており、ソビエト赤軍情報部は戦線に配属されているドイツ軍部隊の多くの情報を集める努力をしたが、ドイツ第6軍の情報はあまり手に入れることができなかった。しかし、攻撃を中止する気の無いスターリンはボルスキーに電話をかけ、攻撃命令が出た時、ボルスキーが命令通り攻撃を開始することを確認した。
ソビエト赤軍の攻勢

ウラヌス作戦は11月17日まで延期されていたが、ゲオルギー・ジューコフは空軍の準備ができていないと判断、さらに2日延期を提案、結局、作戦は19日に発動された。前線に配属されていたルーマニア軍のゲルハルト・シュテック（Gerhard Stöck）中尉は、19日朝午前5時、その日起こることとなったソビエト赤軍の反撃の情報を掴んだ。しかし、早朝5時という時間であったため、誤情報で司令官を起こすことを恐れ、受信した情報をルーマニア軍の情報将校へ流すことを行わなかった。一方、ソビエト赤軍司令官は濃霧のために視界不良となっていたため、攻撃開始前の準備砲撃を延期することを提案したが、前線司令部はそれを拒否した。
午前7時20分（モスクワ時間、ドイツ時間は午前5時20分）、ソビエト砲兵部隊指揮官は作戦発動の暗号、「サイレン（siren）」を受信、それから80分にわたって攻撃地点のドイツ軍へ砲撃を続けた。約3,500門の砲門がルーマニア第3軍とドイツ第6軍の北方側面へ砲撃を行った。当日は濃霧のため、着弾地点の修正ができなかったが、前々から準備していたため、ドイツ軍陣地を正確に把握しており、確実な砲撃を行った。その砲撃のために、ドイツ軍の通信回線が破壊されたため、その砲撃の効果はさらに高まり、弾薬集積所、前線の観測所などが破壊された。その後、この砲撃を乗り切った多くのルーマニア兵たちが、退却を始めていた。さらに退却するルーマニア軍へ砲撃を行い、ソビエト赤軍砲兵部隊はルーマニア軍砲兵陣地、及び第2防衛線を目指して砲撃を続けた。
ソビエト赤軍の攻勢 > ルーマニア軍の崩壊

11月19日午前8時50分、ソビエト赤軍第21軍、第65軍、第5戦車軍による、ルーマニア第3軍への攻撃が開始された。しかし、ソビエト赤軍による重厚な砲撃は、ソビエト装甲部隊が地雷敷設区域と地形を抜けて進撃することを難しくしており、最初の2回の攻撃をルーマニア軍はからくも撃退した。しかし、ルーマニア軍は対戦車砲の不足で、ソビエト赤軍を塞き止めることができなかった。ソビエト第4戦車軍団、及び第3親衛騎兵軍団による進撃は正午までに確立された。その後まもなく、ソビエト第5戦車軍はルーマニア第2軍団の撃破に成功、その後に第8騎兵軍団が続いた。ソビエト装甲部隊は濃霧の中、コンパスを頼りに進んでいたため、ルーマニア軍、ドイツ軍の砲兵陣地を越えて進んでいたが、ルーマニア3個師団が混乱を起こし、退却を開始していた。そして、ルーマニア第3軍の東西にソビエト赤軍が展開していた。ソビエト赤軍の攻撃のニュースを受けた後、第6軍司令部はスターリングラードでの戦いに従事していたが、向かうことが可能であった第16、第24装甲師団にルーマニア軍を支援、陣地を再構築するよう命令することはなかった。その代わりに、XLVIII装甲軍団が防衛を行うこととなった。
深刻な兵員不足、装備も不十分であった中、XLVIII装甲軍団はソビエト装甲部隊と戦うために、最新戦車約100両をなんとか装備していた。さらには、燃料不足も生じており、戦車が不足な分、その乗員は歩兵中隊を組織するようになっていた。そして、XLVIII装甲軍団所属の第22装甲師団は30両未満の戦車しか存在しなかったが、この戦いで殲滅された。ドイツXLVIII装甲軍団に所属していたルーマニア第1装甲師団は、ドイツの司令部との連絡を失った後、ソビエト第26戦車軍団と戦い、11月20日までに撃破された。ソビエト赤軍は南に進撃し続けたため、多くの戦車が悪化する吹雪の中、覗き孔が凍りつくなど進撃には困難が伴った。そのため、ソビエト戦車が急な動きを行ったり、不整地を走ったため、タンクデサントとして搭乗していた兵士が振り落とされて骨折することも珍しくなかった。しかし、この激しい吹雪はドイツ軍の行動をも制限した。
ルーマニア第3軍は11月19日末にはすでに崩壊していた。ソビエト赤軍第21軍と第5戦車軍はルーマニア3個師団、約27,000名を捕虜とし、さらに南へ進撃した。ソビエト騎兵部隊は進撃して、ソビエト赤軍側面へ反撃を仕掛けていたイタリア第8軍とルーマニア第3軍を分断した。ソビエト空軍が退却するルーマニア将兵を地上掃射する間、ドイツ空軍は余りにも小さい反撃を行った。ドイツ第376歩兵師団の側面に配置されていたルーマニア第1騎兵師団の撤退したため、ソビエト第65軍が広範囲に展開、ドイツ軍の防衛線を縦横することとなりドイツ防衛線崩壊の危機を招いた。ドイツ軍は11月19日遅くに反撃を行い始めたが、すでに別のソビエト赤軍部隊が第6軍の南部への攻撃を開始しつつあった。
ソビエト赤軍の攻勢 > ドイツ軍の反撃

11月20日午前8時、ソビエト赤軍最高司令部は予定通りに作戦が行えるかどうか聞くために、スターリングラード戦線の司令部に電話を入れた。司令官は濃霧が晴れれば予定通り作戦を開始すると答えた。各部隊は作戦を午前10時に延期する命令を受けていたが、第51軍の師団は命令を受けることができず、時間通りに砲撃を行い始めた。第51軍はそのままルーマニア第6軍を攻撃、大量の捕虜を得た。午前10時、第57軍が攻撃を開始、スターリングラード戦線において装甲部隊の攻撃が始まり、状況の進展を見せた。その頃、ドイツ第297歩兵師団は、ルーマニア軍の部隊が反撃を続けないのを目撃していた。ソビエト赤軍は攻撃開始以来、ある程度は順調な進撃を見せた。しかし、命令の混同と不確実な伝達はソビエト第4、第13機械化軍団の進撃が停止することを招いた。
この時、ドイツ軍はその戦線に第29装甲擲弾兵師団を早急に送ることでそれを防いだ。しかし、ソビエト赤軍を停止させることに成功はしたが、ルーマニア軍の崩壊のために、師団はドン川南岸へ防衛の為に移動を行わなければならなかった。第29装甲擲弾兵師団の反撃は、ソビエト赤軍の戦車約50両を破壊、ソビエト赤軍司令官は側面の心配を行わなければならなかった。しかし、その日の終わりまでにできたドイツ軍の再配備はルーマニア第6騎兵連隊を進撃を重ねるソビエト赤軍とドン川の間に展開させるのがやっとであった。
ソビエト赤軍の攻勢 > 拡大するソビエト赤軍の攻勢

ソビエト赤軍がスターリングラードで11月20日に攻撃を開始する間、ドイツ第6軍北方に配置されていたソビエト第65軍はドイツ第11軍団に圧力をかけていた。一方、ソビエト第3親衛騎兵軍団がドイツ軍後部に回りこむ間に、ソビエト第4戦車軍団はドイツ第11軍団を通り越して進撃していた。ドイツ第376歩兵師団とオーストリア第44歩兵師団は配置転換されたが、燃料が欠乏したため、その多くが失われた。
ソビエト赤軍の怒涛の攻撃による損害に苦しまされつつも対戦車砲兵隊が踏ん張り、第14装甲師団の残存部隊はソビエト第3親衛騎兵軍団の側面を撃破した。2日末までに、ソビエト第26戦車軍団がスターリングラード北西130kmにあるペレリゾフスキー（Perelazovsky）の町を占領していた。その一方で、ソビエト第1戦車軍団は退却していたドイツXLVIII装甲軍団を追撃していた。
ドイツ軍はソビエト赤軍に最大50kmの侵攻を許したまま、戦いは11月21日も続いた。この時までにソビエト赤軍がドイツ第4装甲軍と第6軍の側面を包囲しつつあり、北方のルーマニア残存部隊は包囲され殲滅され、短時間の反撃を行ったドイツ第22装甲師団は、戦車中隊と同じようなレベルの戦力と化し、南西に撤退せざるを得なくなった。一方、ソビエト第26軍団はルーマニア第1装甲師団の大部分を撃破、その他の敵軍を無視して南東に進撃していた。ルーマニアV軍団は再編成を行って緊急の防衛線を築き、ドイツXLVIII装甲軍団の支援を仰いだ。
その日、ドイツ第6軍司令官フリードリヒ・パウルスはソビエト赤軍が司令部から約40km未満まで進撃しているという報告書を受け取ったが、すでに第6軍には防衛にまわす予備戦力が存在しなかった。南方では短時間の停止の後、ソビエト第4機械化軍団がスターリングラード方面へ北上を開始、いくつかの町をドイツ軍から奪取した。
スターリングラード内外のドイツ軍の状況が悪化していたが、ヒトラーは「全周囲防衛地区」を形成し、ドン川とボルガ川の間を「スターリングラード要塞」とするよう命令、これは第6軍が脱出する望みを奪うものとなった。ドイツ軍、ドイツ同盟軍らが苦戦している間、第6軍とは別に第4装甲軍も増加するソビエト軍の包囲にさらされつつあり、第16装甲擲弾兵師団がその出口を形成すべく、激戦を交わしていた。しかし、ドイツ軍南方を攻撃していたソビエト赤軍装甲部隊は歩兵部隊との連携がうまくいかず、ルーマニア第4軍の脱出を許すこととなった。
11月22日、ソビエト赤軍はドン川を横断、カラチ方面へ進撃を続けていた。カラチに駐屯していたドイツ軍部隊は、補給、整備を行う部隊がほとんどであり、なおかつ11月21日までソビエト赤軍の攻撃を知らなかった、さらに、そのソビエト赤軍の戦力も不明であった。カラチの橋を奪取する作戦は第26戦車軍団が担当し、橋への接近には捕獲した2両のドイツ戦車と偵察車両を使用、午前中にカラチを奪取して、ドイツ軍を排除した。そして、第26戦車軍団と第4戦車軍団は南から北上している第4機械化軍団と合流した。1942年11月22日、スターリングラードに存在したドイツ軍は、ソビエト赤軍に完全包囲された。 その日、ソビエト赤軍は、包囲していたルーマニア第5軍団との戦いを続けていた。
翌日、ドイツ軍は包囲を解くために局所へ無駄に戦力を投入したため、戦いは続いた。この時までに包囲されていたドイツ軍、ドイツ同盟軍将兵はソビエト赤軍の装甲部隊から逃げるために、スターリングラードへ退却、その一方で、なんとか包囲を脱出したものは西方へ退却した。
その後

ウラヌス作戦により、200,000から250,000名のドイツ将兵が東西40km、南北50kmの地点に閉じ込められた。包囲の中には2個ルーマニア師団、クロアチア歩兵連隊を含む第6軍と4個軍団、1個装甲軍団を含む第4装甲軍が存在、さらには、戦車100両、砲門2,000門、トラック10,000台も含まれていた。スターリングラードへの撤退により、退却路にはヘルメット、武器などが散乱しており、破壊された大型武器は道路脇に放置されていた。ドイツ軍及び同盟軍は厳しい冬空の中、急いで東へ退却したため、ドン川を渡る橋は渋滞を起こしていたが、彼らはソビエト赤軍の攻撃から逃れようと足掻いていた。多くの負傷者が路上に放置され、そのため、車両に踏み潰されることがあった。さらに凍った川を渡ろうとして失敗、溺れ死ぬものも続出した。 空腹を抱えた兵士はロシアの村を襲い、食料を略奪した。最後の部隊が退却した11月24日、ドイツ第6軍と第4装甲軍からソビエト赤軍を切り離すために橋が落とされた。
第6軍は混乱の中、防衛線を築き始めたが、燃料、弾薬、食料の不足により中々進まなかった。さらにルーマニア軍が崩壊したことにより生じた戦線の空白を埋めることも行わなければならなかった。11月23日、いくつかのドイツ軍部隊はスターリングラード北端へ退却を行ったが、追撃に使用される恐れのある設備は破壊した。しかし、それらの部隊は同時に、冬用施設、設備を放棄しており、ソビエト赤軍第62軍はドイツ第94師団を殲滅、師団の残存兵は第16装甲師団と第24装甲師団に配属された。ドイツ軍の各司令官は包囲されている部隊が包囲網から脱出しなければならないと意見していたが、11月23日から24日の間にヒトラーが第6軍はスターリングラードに留まること、その補給を空軍が行うことを決定した。
スターリングラードで包囲された将兵には1日当り、少なくとも680トンが必要であったが、すでに消耗していたドイツ空軍にはそれを実行する能力が無かった。そして、復活しつつあったソビエト空軍がドイツ空軍の大きな障害となっていた。12月までにドイツ空軍は約500機で物資を輸送したが、これは第6軍と第4装甲軍の必要物資を供給するには不十分であった。12月前半、第6軍は必要量の20％しか受け取れなかった。
一方、ソビエト赤軍は包囲したドイツ軍を殲滅するために、包囲する戦力を増強していた。ソビエト赤軍は東、南からドイツ軍を攻撃、小さな戦闘団を形成し、ドイツ軍を撃破しようとした。これらの命令は11月24日に発動され、予備戦力を動かさず、再編成無しに実行されることとなった。包囲は幅320km、厚さ16kmに及び、その4分の3にソビエト赤軍が配備されていた。そしてソビエト赤軍最高司令部は、イタリア第8軍を殲滅して、コーカサスのドイツ軍を分断するサターン作戦を計画し始め、開始日を12月10日とした。
ドイツ軍は、第4装甲軍、第6軍、ルーマニア第3軍、第4軍を分けてドン軍集団（司令官エーリッヒ・マンシュタイン）を新設したため、コーカサスのドイツ軍はさらに戦力を分散することとなった。状況は最悪に見えたが、ウラヌス作戦終了後、戦線は落ち着き、ドイツ軍、ソビエト赤軍は来る次の戦いの為に作戦を立て、暫しの安穏とした日々が続いた。
1942年6月、ソ連を進撃中のドイツ軍
第6軍司令官フリードリヒ・パウルス
前線のルーマニア兵
1942年12月、III号戦車と武装SS、南ロシア
フリードリヒ・パウルス、南ロシア
シャチ

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: この項目では、動物について説明しています。その他の用法については「シャチ (曖昧さ回避)」をご覧ください。
シャチ（鯱、学名: Orcinus orca）は、鯨偶蹄目マイルカ科の海獣である。ハクジラの一種で、マイルカ科の中では最大の種である。シャチ属の唯一の現生種であり、白黒模様の体が特徴である。北極から南極、熱帯海域まで、世界中のさまざまな海洋環境に生息する。
多様な食性を持つ頂点捕食者であり、個々の個体群は魚、サメ、エイ、鰭脚類やイルカ、クジラを含む海洋哺乳類など、特定の種類の獲物に特化していることが多い。社会性が非常に高く、一部の個体群は非常に安定した母系制の群れを形成する。特定の群れでは洗練された狩猟技術と発声行動が世代から世代へと受け継がれており、文化の現れであると考えられている。
国際自然保護連合のレッドリストでは、データ不足と評価されている。2種類以上が存在する可能性が高いため（本稿「タイプ」を参照）である。一部の地域個体群は、獲物の減少、生息地の喪失、PCBによる汚染、水族館のための捕獲、人間の商業漁業（英語版）との衝突により、絶滅の危機に瀕していると考えられている。2005年には、南部レジデントが米国の絶滅危惧種リストに掲載された。
通常人間にとって脅威とはならず、野生化の個体が人を殺したことはないが、水族館で飼育されている個体が飼育員を殺したケースはある。
名称

日本列島では伝説上の生物「鯱」にちなんだ「シャチ」という標準和名のほかにも、「サカマタ」と「タカマツ」を筆頭に、「シャチホコ」「シャカマ」「タカ」「クジラトウシ」「クロトンボ」「オキノカンヌシ」など多様な別名が存在する。
マイルカ科に分類されているものの、クジラを捕食していたことからスペイン語で asesino de ballenas（クジラを殺すもの）と呼ばれるようになり、誤訳により英語では killer whale（殺し屋クジラ）と呼ばれるようになった。1960年代以降は orca が一般的に使用されるようになった。
この orca（複数形 orcae）はもともと古典ラテン語の女性名詞で、「胴が膨らんだ壺」や「クジラの一種」など、複数の意味を持つ。 そしてこの語はさらに古代ギリシア語 ὕρχη（húrkhē）「魚を漬ける土瓶」から借用されたか、あるいは鶴嘴やオリックス、クジラの一種（おそらく、特にイッカク）を指す ὄρυξ（órux）の影響を受けているとも考えられている。また、中世フランス語 orque を経由した orc という語が用いられることもある。
属名（学名） Orcinus は、しばしば同じ綴りのラテン語形容詞 Orcinus「冥界の」と混同され、「冥界の」を意味するとされることもあるが、国際動物命名規約によると、Orcinus はラテン語の女性名詞 orca に男性接尾辞 -inus を付加したものであり、語源が異なる。
Blackfish と呼ばれることもあるが、この呼称は他のクジラ類も指す。Grampus と呼ばれることもあるが、現在ではほとんど使用されていない。ハナゴンドウの属名 Grampus（ハナゴンドウ属）と混同してはならない。
アイヌ語での名称は「レプンカムイ」のほかに、「アトゥイコロカムイ」「カムイフンペ」「イコイキカムイ」などがある。樺太の方言では「レポルン（タ）カムイ」「トマリコロカムイ」「チオハヤク」「カムイチㇱ」とも呼ばれる。礼文地方では「イコイキフンペ」「モハチャンクㇽ」「シハチャンクㇽ」「イモンカヌカルクㇽ」「カムイオッテナ」といった名称があり、幌別地方では「トミンカㇽカムイ」「カムインカㇽクㇽ」「イソヤンケクㇽ」「カムイラメトㇰ」といった名称がある。これらのアイヌ語名のうち、「イコイキカムイ」「イコイキフンペ」「イソヤンケクㇽ」については、後述の「狩り」に由来する名称である。
中国語では、「虎鯨」「殺手鯨」「殺人鯨」などの表記が存在する。
分類と系統

同属の絶滅種である  の化石
シャチの骨格
本種は、シャチ属唯一の現生種とされる。カール・フォン・リンネによって1758年に『自然の体系（英語版）』第10版の中でマイルカ属の一種 Delphinus orca Linnaeus, 1758 として記載された。1960年にレオポルト・フィッツィンガーは、これを独自の属 Orcinus に移し、現在の学名 Orcinus orca とした。
命名以前にも、コンラート・ゲスナーは、1558年に出版された『動物誌（英語版）』4巻の『魚類と水生動物』の中で、グライフスヴァルト湾（英語版）で座礁して注目を集めた雄個体の調査に基づき、シャチに関する最初の科学的な記述を行った。現在はゴンドウクジラ類とは区別されているが、歴史的にはゴンドウと呼ばれることもあった。
約1100万年前に初めて出現したマイルカ科に分類され、シャチを含む系統はその後まもなく分岐したと考えられている。オキゴンドウ、ユメゴンドウ、ゴンドウクジラ属と形態学的な類似性があるが、シトクロムb遺伝子配列の研究では、カワゴンドウ属に最も近縁であることが判明した。2018年の研究では、シャチはカマイルカ属とイロワケイルカ属を含む分岐群である Lissodelphininae 亜科の姉妹群とされた。2019年以降の系統学的研究では、シャチはマイルカ科の中でタイセイヨウカマイルカに次いで2番目に基底的な種であることが明らかになった。
分類と系統 > タイプ

→詳細は「」を参照
3–5種類のタイプは、異なる系統、亜種、さらには種と考えられるほどの差異がある可能性がある。IUCNは2008年に、「この属の分類は明らかに見直される必要があり、今後数年間で O. orca はいくつかの異なる種、または亜種に分割される可能性が高い」とした。異なる群れ間の生態学的特徴の大きな変化により、単純に種類を区別することは難しいが、研究の進んでいるカナダのブリティッシュ・コロンビア州で、魚食性の定住型（レジデント）、哺乳類食性の回遊型（トランジェント）、魚食性の沖合型（オフショア）の3タイプの個体群が知られている。他の個体群は十分に研究されていないが、他の場所では魚食と哺乳類食に特化したシャチが区別されている。異なる地域の哺乳類食性の個体群は近縁である可能性が高いと長い間考えられていたが、遺伝子解析によりこの仮説は否定された。
定住型は主に魚を餌とし、大抵は十数頭の家族群を形成して生活する。魚の豊富な季節になると、特定の海域に定住し、餌を追うことから定住型と呼ばれる。それに比べ、回遊型は小さな群れまたは1頭のみで生活し、決まった行動区域を持たず、餌も海に住む哺乳類に限られる。沖合型は文字通り沖合に生息し、何十頭もの巨大な群れを形成する。3つの生態型の中で最もデータが少なく、餌についてもほとんど分かっていないが、傷が多かったり歯がすり減ったりしているという特徴があるため、手強い獲物（サメなど）を捕食しているとも考えられている。
2024年の研究では、北米東部の定住型と回遊型をそれぞれ O. ater と O. rectipinnus という別種として昇格させることが支持された。国際海棲哺乳類学会（英語版）は、この2種が独立の種なのか亜種なのか不確実性があるとして、2種の認定を拒否した。より完全な世界規模の検討と改訂を待つ間、学会は暫定的にこれらを亜種 Orcinus orca ater と O. o. rectipinnus として認定し、O. o. orca を基亜種とした。
南極海ではタイプA-Dの4つのタイプが記録されている。これらのタイプは形態・生態ともに大きな違いがある。Orcinus nanus と Orcinus glacialis という2つの小型種が、1980年代にソ連の研究者によって記載されたが、ほとんどの鯨類研究者はこれらの種の地位について懐疑的である 。ミトコンドリアDNAの塩基配列の分析の結果、タイプBとCは北太平洋の生態型と同様に別種として認識されるべきであり、その他は追加のデータが明らかになるまで亜種のままとするべきことが明らかになった。タイプDの研究では、他のタイプとは異なり、おそらく独自の種であることが判明した。
特徴

マイルカ科の中では最大の種である。雄の体長は通常 6–8 m で、体重は6トンを超える。雌はより小さく、体長 5–7 m、体重は3–4トンである。雄は体長9.8m、雌は体長8.5mの記録があり、より大きくなることもある。大型の雄は体重が10トンを超えることもある。生まれたばかりの幼獣の体重は約180kg、体長は約2.4mである。骨格はマイルカ科の典型的なものだが、より頑丈である。
独特の色彩を持っており、成獣は他の種と間違われることは滅多にない。若い個体は遠くから見るとオキゴンドウやハナゴンドウと間違われることがある。体の大部分が黒く、白い部分がはっきりと縁取られている。下顎全体が白く、白い部分は腹側を通って生殖孔まで伸び、狭くなったり広がったりして、先端近くでは側方に広がる。尾びれの下側も白く、両目の上方にアイパッチと呼ばれる白い楕円形の模様があり、背びれの根元にサドルパッチと呼ばれる灰色から白色の模様がある。雌雄で生殖孔付近の皮膚の白黒の模様が異なる。生後間もない個体では、白色部分が黄色やオレンジ色を帯びている。南極の個体群には背中が淡い灰色からほぼ白色のものもある。また南極では、水中の珪藻の影響で体色が茶色や黄色となっている個体群もある。アルビノとメラニズム（英語版）の個体が記録されている。
胸びれは大きく丸みを帯びており、雄の胸びれは雌よりもかなり大きい。背びれにも性的二形が見られ、雄の背びれは高さ約1.8mと、雌の2倍以上の大きさであり、雄の背びれは細長い二等辺三角形であるのに対し、雌のひれはより湾曲している。雄は雌よりも下顎が長く、頭骨の外後頭稜（英語版）が大きい。吻先は鈍く、他の種のように突出はしない。長さ8 - 13センチメートルの円錐状の鋭い歯が上下の顎にそれぞれ10-12対並んでいる。歯の形状は全体的にほぼ均一であり、獲物を咀嚼することよりも噛みちぎることに特化したものになっている。歯は非常に強力で、顎の力も強い。口を閉じると、上の歯が下の歯の隙間に収まる。強靭な中歯と奥歯で獲物を固定し、前歯はわずかに前方と外側に傾いており、強力な衝撃から獲物を守る。
水上でも水中でも視力、聴力、触覚ともに優れている。マイルカ科の他種と同様に、非常に洗練されたエコーロケーション能力を持ち、クリック音を発して反響音を聞くことで、水中の獲物やその他の物体の位置と特徴を検知する。平均体温は36–38℃である。ほとんどの海獣と同様に、皮膚の下に厚さ 7.6–10 cm の脂肪層を持っている。水上での脈拍数は60回/分であるが、水中に潜ると30回/分に低下する。
背びれとサドルパッチの形状は個体識別に役立つ。背びれや体の傷、サドルパッチの模様のバリエーションは多様である。北太平洋では、数百個体の識別写真と名前が知られている。写真識別により、個体数を推定ではなく毎年数えることができるようになり、ライフサイクルや社会構造について深い洞察が得られるようになった。
分布と生息地

すべての大洋に分布し、地中海やアラビア海などほとんどの海域に生息する汎存種で、最も分布域の広い哺乳類である。生息範囲、個体数、生息密度が非常に大きいため、相対的な分布を推定するのは困難だが、外洋よりも高緯度海域や沿岸を好む。アイスランド、ノルウェー、アルゼンチンのバルデス半島、ニュージーランドのクロゼ諸島、カリフォルニア州からアラスカ州までの北アメリカ大陸西海岸の一部では盛んに研究が行われている。インド洋のクローゼット諸島、ニュージーランド、オーストラリア、知床半島、ロシア、ブリテン諸島、ジブラルタル海峡などでも個体群の研究や個体識別が行われている。体系的な調査によると、生息密度が100km2あたり0.4頭以上と高い海域は、ノルウェー沿岸の北東大西洋、アリューシャン列島沿いの北太平洋、アラスカ湾、南極沿岸の南極海である。ブリティッシュコロンビア州、ワシントン州、オレゴン州の海岸に沿った東太平洋、アイスランドとフェロー諸島周辺の北大西洋では100km2あたり0.20-0.40頭と、一般的な密度であると考えられている。
現代の日本列島の周辺では、北方四島から北海道周辺で際立って目撃が多いが、仙台湾、山形県や新潟県、銚子市、相模湾や駿河湾、熊野灘（和歌山県）、見島（萩市）、玄界灘、対馬市、南西諸島、朝鮮半島、中国（黄海など）、台湾など各地域にて時折目撃されている。しかし、第二次世界大戦の終了後から1960年代にかけて東京湾や大阪湾の周辺をふくむ日本列島の各地で1,600頭以上が捕獲されたため、現在の生息数と分布はこれらの捕獲以前よりは大きく制限されていると思われる。知床半島では、白変個体の記録もふくめてホエールウォッチングが可能なレベルにまで急増しているが、この背景には個体数の回復が一因として考えられる。
南極では氷の端まで移動し、より密集した流氷の中にも入り込み、北極のシロイルカのように開けた水路を見つけると考えられている。北極海では季節的に訪れるのみで、夏に流氷に近づくことはない。地球温暖化によってハドソン海峡などの北極海や北方の水域の海氷が急速に減少しているため、近年の生息域は北西大西洋やオホーツク海の奥深くまで拡大しており、シャチによるホッキョククジラやシロイルカやイッカクなどへの脅威が増加した可能性が存在する。
時折河川にも進出し、コロンビア川を160km遡上した記録がある他にも、フレーザー川や堀川などでも河川に侵入した記録が存在する。
回遊については不明な点が多い。毎年夏になると、同じ個体がブリティッシュコロンビア州とワシントン州の海岸に現れる。何十年も研究が行われているが、残りの期間をどこで過ごしているかは不明である。アラスカ南部からカリフォルニア州中部にかけて群れでの回遊が目撃されている。
分布と生息地 > 個体数

個体数については不明な点が多いが、2006年の推定値では全世界で最低5万頭とされている。地域ごとでは南極に約2万5000頭、熱帯太平洋に8500頭、北東太平洋沖に2250–2700頭、ノルウェー沖に500–1500頭と推定されている。水産庁は2000年代に、日本周辺の個体数を2321頭と推定した。2024年現在は捕獲が禁止されており、日本近海の正確な個体数は不明である。
食性

頂点捕食者であり、自然界に天敵が存在しない。海洋系での食物連鎖の頂点に立ち、武器を使うヒトが唯一の天敵である。ただし弱った個体や体の小さな個体がサメや他の大型のクジラに攻撃されることがある。オオカミの群れのように集団で狩りをするため、「wolves of the sea (海のオオカミ)」と呼ばれることもある。魚、頭足類、哺乳類、海鳥、ウミガメなど、様々な獲物を狩る。ただし個体ごとでは偏食傾向が強く、個体群や生態型が特定の獲物に特化することがあり、獲物となる種に劇的な影響を与える場合もある。熱帯海域では生産性が低く食料が少ないため、食性はより一般的である。ほとんどの時間を浅場で過ごすが、獲物の種類によっては数百メートル潜ることもある。
食性 > 魚類

尾びれを海面に叩きつけるテールスラッピング
マスノスケを追いかけるレジデント
魚食性の個体群は、約30種の魚を捕食する。ノルウェーとグリーンランドの一部の個体群はタイセイヨウニシンを専食し、秋にノルウェー沿岸に回遊するニシンを追って移動する。北東太平洋では食事の96%をサケ科が占めており、脂肪分が多く大型のマスノスケが65%を占める。シロザケも捕食し、小型のベニザケやカラフトマスは重要な食料とはならない。そのため獲物の多様性が高いにもかかわらず、特定の獲物が減少すると、その地域の個体群にとっては危険な状態となる。平均して1日に 227 kg の魚を食べる。サケ類を狙う際は1頭または小さな群れで捕食するが、タイセイヨウニシンを狙う際はカルーセル・フィーディング（英語版）を行う。泡を噴き出し、白い腹を見せて驚かせ、ニシンの群れを一か所に集めていく。その後、尾びれでニシンを叩き、一度に最大15匹を気絶させたり殺したりして、一匹ずつ捕食する。この摂食形態は、ノルウェーのシャチの個体群と、一部のイルカから記録されている。クリック音を用いて魚を捕らえている可能性もある。
ニュージーランドではサメやエイが重要な獲物であり、Myliobatis tenuicaudatus、Dasyatis thetidis、ホシエイ、シロシュモクザメ、ヨシキリザメ、ウバザメ、アオザメなどが含まれる。サメを水面に追いやって尾びれで叩くことがあり、エイは地面に押し付けられて水面に連れ出される。世界の他の地域では、エビスザメ、ジンベエザメ、さらにはホホジロザメも捕食している。シャチとホホジロザメの食性が重なる地域では、両者の競争が起こる可能性がある。ある地域にシャチがやってくると、ホホジロザメは逃げて他の場所で餌を探すようになる。サメの肝臓を狙っていると考えられている。一頭のシャチがホホジロザメを単独で殺して食べた事例がもある。サメやエイを捕食する場合、獲物の身体をひっくり返し擬死状態にすることで抵抗出来なくしてから食べる。軟骨魚類特有の性質を用いた有効な狩猟方法だが、エイの尾にある毒針によって致命傷を負うこともあると考えられている。水面下を遊泳していた3メートルほどのサメを真下から攻撃して一撃で仕留めた例を、海洋学者のジャック＝イヴ・クストーの海洋探査船が報告している。
食性 > 哺乳類と鳥類

洗練された海洋哺乳類の捕食者である。マイルカ、バンドウイルカ、カマイルカ、ハラジロカマイルカ、ネズミイルカ、イシイルカなど、より小型のマイルカ科やネズミイルカ科の種を捕食することが記録されている。これらの種を狩る際には、疲れ果てるまで追いかける。高度に社会的な種の場合、群れは獲物をその群れから引き離そうとする。群れが大きい方が獲物の逃走を防ぎやすく、投げ飛ばしたり、体当たりしたり、飛びかかったりして殺す。北極のシャチは海氷に閉じ込められたシロイルカやイッカクを襲うことがあり、浅瀬にシロイルカの幼獣を追いやって捕らえることもある。
マッコウクジラ、コククジラ、ザトウクジラ、ミンククジラなどの大型種も捕食する。2019年には西オーストラリア州南岸沖で体長18-22mと推定される成獣を含む3頭のシロナガスクジラが狩られたことが記録されている。ヒゲクジラ類では、比較的小さいミンククジラやコククジラの幼獣を狙う傾向にあり、まれに未成熟のザトウクジラやシロナガスクジラなども狙う。ヒゲクジラ類はシャチよりも体が遥かに大きく、幼獣には大抵は母クジラが側にいて守ろうとするため、シャチにとっても手強い獲物となる。ヒゲクジラ類やマッコウクジラの成獣は身体が大きく力も強いため、シャチ自身が致命傷を負いかねない。狩りは追跡から始まり、疲れ切った獲物に激しく攻撃する。大型のクジラの体にはシャチの歯による傷跡がよく見られる。クジラの幼獣を襲う際は、幼獣の上から繰り返し圧し掛かって呼吸を妨害し、窒息させて仕留めることが多い。だがその際、前述の通り母クジラが幼獣を守ろうとするため、場合によっては仕留めるのに何時間もかかるうえ、失敗することも多い。大型のクジラを襲う場合は、一頭がクジラの頭上に陣取って海面での呼吸を妨げ、もう一頭はクジラを底から押し上げて潜水を妨げるなどの行動が観察されている。好物はクジラの舌、口付近であり、他の多くの部分は放置されるが、しばしばシャチがクジラの死体のある場所に訪れて死体を食べることがある。
2023年には、合計30頭のシャチが2頭の成熟したコククジラを約6時間にわたって攻撃し続けたが、結局は捕食に失敗した観察例が記録されている。鯨類が対抗する例も多く、シャチの群れに襲撃されたマッコウクジラの雌と子供の群れを近くにいた未成熟の雄のマッコウクジラが襲撃場面に乱入・救助して共に脱出した例がある。雌のマッコウクジラの群れは子クジラの周りで円陣を組んで尾びれを外側に向けて防御し、シャチの襲撃を撃退することがある。ミナミセミクジラも同様に円陣を作ることが知られており、ミナミセミクジラとザトウクジラの2種による混合円陣も確認されている。ザトウクジラは幼獣や他の種類の鯨類、鰭脚類やマンボウなどを防御して助けたり、群れをなしてシャチを攻撃したりする。沿岸性の強いヒゲクジラ類、特にセミクジラ科は、シャチの襲撃への対策として、自然界由来の騒音が多くシャチの行動を抑制する浅瀬を積極的に利用する。また、ヒゲクジラ類の中でもシャチからの襲撃に対する反応はザトウクジラ以外のナガスクジラ科とその他では異なっており、前者（「flight species」）は抵抗ではなく逃走する傾向が強い一方で、後者（「fight species」）は対照的に戦う傾向が強く、また「flight species」と「fight species」では発声の音域に明確な差が見られ、この差異もシャチへの対策の異なる手段として発生した可能性がある。
シャチはゴンドウクジラ属を警戒しており、ヒレナガゴンドウとコビレゴンドウはシャチの声を察知すると集団でシャチの群れを追い回すモビング（英語版）を行い、その海域から退散させる。しかしアイスランドとカリブ海ではヒレナガゴンドウを、ペルーではコビレゴンドウを捕食した記録がある。
商業的な捕鯨が始まる前は、大型のクジラがシャチの主な食料源だった可能性がある。近代的な捕鯨技術の導入により、捕鯨砲の爆発音によってクジラの存在を知ることが可能となり、死亡したクジラを食べることが出来るようになった。しかし無制限の捕鯨により大型鯨類の個体数が激減したため、シャチにとっての獲物も減少した。その結果小型海洋哺乳類の消費量が増加したため、小型海洋哺乳類の減少にも寄与している可能性がある。また、絶滅危惧種および絶滅危惧の個体群にとってもシャチによる襲撃は懸念要素の一つとされており、中でも地球温暖化による海氷の減少によってシャチが侵入する海域がより北方に拡大したこともあり、絶滅危惧の個体群を含むホッキョククジラやシロイルカやイッカクへのシャチの襲撃が増加する可能性が指摘されている。
バルデス半島ではオタリアを狙って浜に乗り上げる
カニクイアザラシを流氷から落とすために波を起こす
その他の獲物には、ゼニガタアザラシ、ゾウアザラシ属、カリフォルニアアシカ、トド、オタリア、セイウチなどの鰭脚類が含まれる。獲物の反撃による怪我を避けるために、獲物を食べる前に殺して無力化する。獲物を空中に投げたり、尾で叩いたり、体当たりしたり、飛び上がって上から着地したりする。アルゼンチンのバルデス半島やクロゼ諸島沖の急峻な海岸では、浅瀬でオタリアやミナミゾウアザラシを捕食し、一時的に浜辺に乗り上げて獲物を捕らえ、海に戻っていくこともある。浜辺へ乗り上げることは、鯨類にとって致命的であるため、本能的な行動ではなく、若い個体がこの技術を習得するためには何年もの練習が必要になる。成獣は若い個体の近くに弱った獲物を放し、若い個体は弱った獲物を使って難しい捕獲技術を練習する。この時獲物を殺さずに逃がすこともある。南極では、タイプBが波を起こしてウェッデルアザラシなどを狩る。頭部を海面に出し、辺りを見渡すスパイホッピングによって氷の上に休んでいる獲物を見つけ、次に群れで泳いで波を起こす。これにより獲物は氷から落ち、待ち伏せしていたシャチに捕らえられる。
一部の科学者は直接的な証拠がないにもかかわらず、アリューシャン列島で1990年代にラッコの個体数が減少したのはシャチの捕食によるものだと主張して物議を醸した。ラッコの減少はアザラシの個体数の減少に続いて起こっており、アザラシはシャチの好む獲物である。つまり漁業によって激減したアザラシの代わりにラッコが獲物となった可能性がある。北アメリカ北西岸沖では、島々の間を泳ぐヘラジカなどの陸生哺乳類を捕食することが観察されている。胃から別のシャチが発見されたことがあり、共食いの可能性もあるが、捕鯨者が投棄した死骸を漁った可能性が高い。人間に射殺された仲間を食べた例もある。レジデントが他の海洋哺乳類を食べることは観察されていないが、時折何の理由もなくイルカやアザラシを襲って殺すことがある。イルカの中にはレジデントを無害と認識し、同じ地域に留まるものもいる。
海鳥を捕食するが、殺して食べずに残すことが多い。南極および亜南極海域では、ジェンツーペンギン、ヒゲペンギン、オウサマペンギン、イワトビペンギンなどのペンギンを捕食する。多くの地域でウやカモメを捕食する可能性がある。カナダのマリンランドで飼育されていたシャチは、魚を水面に吐き出し、カモメを引き寄せて食べる方法を発見した。その後、他の4頭もその行動を真似するようになった。
行動

シャチの行動は一般的に採餌（英語版）、移動、休息、交流から成る。海上に飛び出して海面へ自らの体を打ちつけるブリーチングや、水面でのテールスラッピングを頻繁に行う。求愛、コミュニケーション、寄生虫の除去、遊びなど、さまざまな目的がある。水面上に頭を出して周囲を確認するスパイホッピングも行う。レジデントはネズミイルカなど他のイルカと一緒に泳ぐ。泳ぐ速さは時速50㎞以上に及び、バンドウイルカと並んで、最も速く泳ぐことができる哺乳類の一つである。餌を求めて1日に100キロメートル以上も移動することが知られている。好奇心も旺盛で、興味を持ったものには近寄って確かめる習性もある。
食事を目的としない余剰殺傷を行い、例えばブリティッシュコロンビア州ではシャチが雄のトドを襲う様子が目撃されたが、トドを食べることはなかった。死んだサケを帽子のように頭に乗せて泳ぐ様子も観察されている。
行動 > 社会構造

シャチは複雑な社会を形成しており、こうした複雑な社会構造を持つ生物はゾウと真猿類のみである。シャチの複雑な社会的関係のため、多くの専門家がシャチを飼育することについて人道的な懸念を抱いている。母系社会を形成する。
北太平洋東部では、特に複雑で安定した社会集団で生活している。他の既知の哺乳類の社会構造とは異なり、レジデントは生涯母親と暮らす。群れは多くの場合、母親を中心とした血の繋がった家族のみで構成され、家長である最年長の雌とその息子や娘、そして娘の子孫などからなる母系制に基づいている。母系集団の平均サイズは5.5頭である。雌は90歳に達することもあるため、4世代が一緒に過ごすこともある。これらの母系集団は非常に安定している。交尾や索餌のために一度に数時間だけ集団から離れる。ルナ（英語版）という名の個体を例外として、レジデントが母系集団から永久に離れた記録はない。
近縁の家族はポッドと呼ばれる緩やかな集団を形成し、通常は1–4の家族から構成される。家族とは異なり、ポッドは一度に数週間から数か月分離することがある。DNA検査によると、レジデントの雄はほぼ常に他のポッドの雌と交尾する。類似した方言と、遠い血縁関係を持つ複数のポッドで、クランを構成する。クランの範囲は重なり合っており、異なるクランのポッドが混ざり合っている。定期的な関係があるものの、母系関係や方言を共有していないポッドでコミュニティを構成する。
トランジェントの群れはレジデントの群れよりも小さく、通常は成体の雌と1–2匹の子から構成される。雄は他の雌よりも母親と強い関係を維持し、この関係は成熟しても続くことがある。レジデントとは異なり、トランジェントの子孫は雌雄ともに家族から長期間または永久に分かれることは一般的である。一部の雄は放浪し、長期的な関係を築かず、生殖可能な雌を含む群れに加わることがある。レジデントと同様に、トランジェントの群れのメンバーは共通の発声法を持ち、発声には地域差がある。
生活様式は食生活を反映しているようで、ノルウェー沖の魚食性の個体群はレジデントのような社会構造を持ち、アルゼンチンやクロゼ諸島の哺乳類食性の個体群はトランジェントのような行動をとる。同じ性別や年齢のシャチと、身体的接触や同時に浮上する行動をとることがある。これらの行動は群れの中の個体間でランダムに起こるものではなく、友情の証拠となる。
特に、生まれたばかりの個体に対する「気配り」とも取れる行動は多く観察されている。母親が餌取りに専念している間、他のメスが若い個体の面倒を見る「ベビーシッティング」的な行動が見られる。一般に、生まれたばかりの若い個体のいる群れは移動速度が遅く、潜水時間も短い。このあたりから、バンドウイルカなどと非常に似通った習性を持つと考えられる。2018年には、生後間もなく死んだ子供のシャチを3日間にわたり浮き上がらせようとする母シャチが確認された。
行動 > 発声

シャチの鳴き声
遠方に呼びかけるときの声
シャチの発声
→「クジラの歌」も参照
他の鯨類と同様に、方向感覚、摂食、コミュニケーションのために音に大きく依存している。クリック音、ホイッスル音、パルスコールの3種類の音を発する。クリック音は主に方向感覚や獲物と周囲の他の物体の識別に使用されていると考えられ、社会的交流の際にもよく聞かれる。クリック音は噴気孔の奥にある溝から、メロンと呼ばれる脂肪で凝縮して発射する音波である。この音波は物質に当たるまで水中を移動するため、シャチはその反響音を下顎の骨から感じ取ることで、前方に何があるか判断することができる。この能力をエコーロケーション（反響定位）と呼ぶ。クリック音の性能は高く、わずか数ミリメートルしか離れていない2本の糸を認識したり、反響音の波形の違いから物質の成分、果ては内容物まで認識したりすることが可能だという。
北東太平洋のレジデントは、同じ海域のトランジェントよりもはるかに発声が多い傾向にある。レジデントは主にマスノスケとシロザケを餌としているが、タイセイヨウサケの聴力検査の結果、これらはシャチの鳴き声には鈍感であることが明らかとなった。対照的に、トランジェントの餌となる海洋哺乳類はシャチの鳴き声をよく聞き取るため、トランジェントはあまり発声を行わないのである。トランジェントの発声は、主に水面に浮上する際と、獲物を仕留めた後の遊泳の際に限られている。
レジデントの群れのメンバーは全員、似たようなパルスコールを使い、これを方言と呼ぶ。方言は特定の数と種類の個別で反復的なパルスコールから成り、複雑で、時間が経っても安定している。パルスコールのパターンと構造は家族内でも特徴的である。幼獣は母親と似た音を出すが、レパートリーはより限られている。ポッドのメンバーとの接触を通じて方言を習得する可能性が高い。家族特有の声は幼獣の誕生後の数日間により頻繁に観察されており、それが方言の習得に役立つ可能性がある。方言は群れのアイデンティティと結束力を維持するための重要な手段であると考えられている。方言の類似性は群れ間の血縁関係の度合いを反映している可能性があり、時間の経過とともにその変化は大きくなる。群れ同士が出会うと、二つの周波数から成るバイフォニックコールを発し、これはポッド間の関係を区別する要因となる可能性がある。
レジデントの方言には7–17種類、平均11種類の独特な鳴き声がある。北米西海岸のトランジェントの群れは基本的に同じ方言を話すが、地域によってわずかな違いが見られる。オフショアはレジデントやトランジェントとは異なり、群れ特有の方言を持っている。ノルウェーとアイスランドのニシンを食べる個体群は、狩りなどの活動において異なる発声をしている。南極のマクマード湾に生息する個体群は、28種類の複雑なパルスとホイッスル音を発する。
行動 > 知能

→詳細は「」を参照
動物の中で最も重たい脳を持つマッコウクジラに次いで、海洋哺乳類の中では二番目に重たい脳を持つ。人間を含むどの哺乳類よりも多くの灰白質と皮質ニューロンを持つ。飼育下で訓練されており、しばしば知的な動物であるとされるが、環境や行動が人間とは大きく異なる種であるため、知性の定義や測定が難しい。他の個体の行動を真似し、意図的に仲間に新たな行動を教えている。クロゼ諸島沖では、母親が子供を浜辺に押し出し、必要に応じて戻すことを待つ。2023年には、スナイフェルス半島で雌のシャチが生まれたばかりのゴンドウクジラと一緒にいる様子が目撃された。
シャチと親しく接した人々は、シャチの好奇心、遊び心、問題解決能力を示す数多くの事例証拠を提供している。アラスカのシャチは延縄から魚を盗む方法を学んだだけでなく、餌を付けていない囮を見破っている。漁師たちは数マイル離れた場所に船を置き、交代で少しずつ獲物を回収することで、回収中の獲物を盗む時間を短くした。この戦術は当初はうまくいったが、シャチはすぐに適応した。野生のシャチが人間が取ろうとしている物体を動かして人間をからかったり、人間が雪玉を投げた後に氷の塊を投げ始めたりした事例がある。
シャチの方言の使用や、学習した行動を次の世代へと伝えることは、動物の文化とされている。群れの複雑で安定した発声と行動の文化は、人間以外には類を見ないもので、文化的能力を独自に進化させたと考えられる。
繁殖と成長

雌は10歳ごろから成熟し始め、20歳ごろに繁殖力がピークに達する。3-16ヶ月の無発情期が起こる。雌は40歳まで繁殖できることが多いが、その後繁殖力が急激に低下する。閉経して繁殖を終えた後も数十年生きる数少ない動物である。野生下での雌の寿命は通常50-80歳である。グラニー（英語版）という個体は死亡時に105歳だったと推定されたが、その後の調査で65-80歳と判明している。飼育下では野生よりも寿命が短い傾向があると考えられ、科学的な議論の対象となっている。
雄は他の群れの雌と交尾することで、近親交配を防ぐ。妊娠期間は15–18ヶ月。母親は通常5年に1度、1頭の子を出産する。レジデントの群れでは、出産は一年中起こるが、最も多いのは冬である。生後7ヶ月間の死亡率は非常に高く、子の37–50%が死亡する。離乳は生後約12ヶ月で始まり、2年で完了する。いくつかの地域での観察によると、群れの雄雌全員が子供の世話に参加する。
雄は15歳で性成熟するが、通常21歳までは繁殖しない。野生の雄は平均で約29歳、最長で約60歳まで生きる。オールド・トム（英語版）として知られる雄は、1840年代から1930年にかけてオーストラリアのニューサウスウェールズ州沖で毎年冬に目撃報告があり、90歳まで生きていたことになる。歯の検査から、死亡年齢は35歳前後であることが示されたが、この年齢判定方法は高齢の個体には不正確であると現在では考えられている。太平洋岸北西部で研究者にJ1と呼ばれていた雄は、2010年に死亡したとき59歳と推定された。鯨類の中では独特で、尾が加齢とともに長くなり、頭部が比較的短くなる。
子殺しは飼育下でのみ起こると考えられていたが、2016年にブリティッシュコロンビア沖の研究者によって野生の個体群で観察された。（ここに示したアルファベットは便宜上のものである。）雄成獣aが同じ群れの雌Bの子bを殺し、雄成獣aの母親Aも襲撃に加わった。雄成獣aが子bを殺したのは雌Bと交尾するためであり、雄成獣aの母親Aは息子の繁殖の機会を支援したと推測されている。この襲撃は、雌Bが雄成獣aを負傷させたことで終わった。このような行動は、バンドウイルカなど多くの小型種と一致している。野生のシャチの死因についての調査が少ないが、幼い個体は感染症と栄養不良、若いものや成獣の場合は細菌感染症を含む病気、鈍的外傷が報告されている。
保全状況 > 捕鯨

→「捕鯨問題」も参照
シャチの漁業に関する最も古い記録は、18世紀の日本に遡る。19世紀から20世紀初頭にかけて、世界中で捕鯨によって膨大な数のヒゲクジラとマッコウクジラが捕獲されたが、回収可能な鯨油の量が限られていること、個体数が少ないこと、捕獲が困難であることなどから、シャチはほとんど無視されていた。大型種が減少すると、20世紀半ばにはシャチが商業捕鯨の標的となった。1954年から1997年の間に、日本では1,178頭、ノルウェーでは987頭が漁獲された。環境省の推定では、1940年代後半から1960年代の間に、日本国内では約1600頭が捕獲された。1979年から1980年だけで南極で916頭が捕獲されるなど、シャチの乱獲が相次いだため、国際捕鯨委員会は、さらなる調査が行われるまで、商業的な捕獲を禁止するよう勧告した。今日では、インドネシアとグリーンランドの先住民に対して小規模な自給自足のための捕獲が許可されているものの、大規模な捕獲を行っている国はない。商業的な捕獲以外では、漁業との潜在的な衝突に対する懸念から、日本沿岸などで駆除が行われた。こうした事例としては、1957年に瀬戸内海で明石海峡と播磨灘に定住していたつがいが駆除された事例、1970年に東京湾に入り込んだ11頭の群れのうち5頭が駆除された事例、1990年代に台湾南部での捕獲記録などがある。
インドネシアのロンブレン島のラマレラ村では本種も含めたハクジラ類を対象とした生存捕鯨が行われており（スタグハントゲームも参照）、2000年代以降もシャチが捕獲されている。