Les orques ont un formidable système cardio vasculaire, pouvant faire face très rapidement à des situations critiques. Ainsi, si notre sang est distribué de façon relativement régulière dans notre corps, celui des orques est dirigé selon le besoin le plus immédiat. Les orques sont donc capables de diriger le flux sanguin vers les organes vitaux, lors, par exemple, d'une plongée en profondeur. Ainsi, l'animal ne respirant plus, le coeur et le cerveau ne souffrent pas du manque d'oxygène.

Ceci est possible grâce à des réseaux veineux secondaires appelés réseaux admirables. Le plus grand de ces réseaux se situe sur la face ventrale de l'orque, à un niveau inférieur à l'axe de la colonne vertébrale. Les autres sont proches du cerveau, du crâne et des cervicales. Ils s'entremêlent au réseau veineux classique. Du coup, les organes majeurs sont irrigués de façon constante, et ce, même si les autres organes le sont moins. Ceci est primordial lors de longues plongées. Ces réseaux agissent un peu comme des voies de circulation secondaires qui, peu utilisées à l'ordinaire, sont mises à contribution lors de fort trafic. Ainsi lorsque le besoin s'en fait ressentir, le cerveau va ordonner la modification du flux sanguin et augmenter celui ci dans les réseaux secondaires. Ainsi, les organes les plus utilisés seront les mieux irrigués.

Les orques ont un volume sanguin supérieur à celui des mammifères terrestres de taille et de poids comparables. Leur capacité à stocker l'oxygène dans le sang et les tissus est également plus grande. C'est l'accumulation de dioxyde de carbone qui déclenche le besoin de remonter en surface afin de respirer, et non le manque d'oxygène.

A noter que lors de la respiration, l'animal renouvelle 80% de son oxygène, contre 20% environ pour les mammifères terrestres.