La colonne vertébrale de l'orque est massive et régulière. Elle comporte 7 vertèbres cervicales (dont les 4 premières sont soudées), 11 vertèbres dorsales, 10 lombo-sacrées (zone du sacrum) et 23 caudales. La colonne comprend donc 51 vertèbres. Selon les études, le nombre annoncé varie entre 50 et 52.

Les vertèbres sont unies par le biais d'un disque inter vertébral. Cela confère à l'ensemble une grande élasticité. Néanmoins, les apophyses étant courtes, les mouvements deviennent limités, surtout au niveau latéral.

L'étude du squelette de l'orque n'est pas si simple que cela, car les vertèbres sacrées sont pratiquement identiques aux caudales. La colonne est régulière du début à la fin, sans brutale diminution de la taille des os. Ceci est dû à la disparition du bassin et des membres postérieurs, et au besoin de supporter toute la masse en mouvement...

Les 7 premières paires de côtes sont liées au sternum et adoptent le principe de la double articulation. Les autres paires, au nombre de 6, sont appelées flottantes.

Quant à l'omoplate, elle est très développée chez l'orque. Elle est plate et très large, afin de faciliter la mobilité de la nageoire pectorale et permettre un développement musculaire dans cette zone. A noter la disparition de la clavicule.

Chaque membre antérieur est simple et très efficace. Comme chez l'homme, on retrouve l'humérus, le cubitus et le radius. Ils ne sont pas soudés entre eux mais sont très courts.

Par contre, la main est très développée. Constituée de 5 carpiens, 5 métacarpiens et de 5 doigts. Elle est très allongée et les doigts centraux sont les plus grands (numéros 2 & 3). Tous les os sont situés sur un même plan et sont fixes. Les os ne bougent donc pas, c'est la contraction du muscle fixé à l'humérus (et de l'articulation huméro-scapulaire) qui fait bouger l'ensemble de la nageoire pectorale. Cette dernière ne peut donc pas se courber. Un peu comme si vous aviez les 2 bras dans le plâtre ( mis à part que l'orque serait plus douée !!!). La configuration des os de la nageoire pectorale (membre antérieur) montre bien le lien avec ses ancêtres terrestres.

Chez les Odontocètes, le crâne semble déplacé vers l'arrière, par rapport à celui des autres mammifères.

En fait, c'est le résultat d'un phénomène appelé "télescopage", et qui est un glissement d'une partie des os supérieurs du crâne vers l'arrière. Ceci est dû à la pression exercée par les maxillaires et prémaxillaires. Il n'y a pas pour autant réduction du volume crânien mais une simple réorganisation. Certains os ont disparu alors que d'autres se sont développés.

L'ensemble du crâne (ou boite crânienne ) est plutôt court mais large et haut. La partie frontale est en fait une plaque osseuse abritant les orbites (yeux).

L'une des particularités du crâne de l'orque réside dans son asymétrie (générale chez les odontocètes). La face de l'orque est asymétrique. Concernant la zone osseuse, l'orifice nasal gauche est plus grand que l'orifice nasal droit. L'évent est, du coup, très légèrement déporté du côté gauche. C'est pour cette raison que l'orque se penche parfois légèrement sur le côté droit, au moment de respirer, pour présenter son évent en position zénithale (axe perpendiculaire à la surface de l'eau). Cela reste, bien entendu, très léger et à peine perceptible. L'asymétrie concerne aussi bien les voies nasales osseuses que les parties molles. Concernant les os de la face, ceux de la partie gauche sont plus épais tandis que ceux de droite sont plus larges. De ce fait, on obtient ce décalage vers la gauche.

Il est important de rappeler que si la FACE et le CRÂNE de l'orque sont ASYMETRIQUES, l'INTERIEUR DU CRÂNE EST SYMETRIQUE. L'asymétrie ne modifie donc en rien les hémisphères cérébraux.

Le squelette de l'orque est donc très simple mais terriblement efficace. Robustesse, puissance, même si l'ensemble n'est pas libre de tout déplacement. Les parties les plus mobiles sont les zones mettant en action les nageoires pectorales. La mâchoire inférieure peut également s'ouvrir verticalement mais son mouvement latéral est très limité. En fait, seuls les mouvements de flexion (ou d'extension) sont rendus possibles par les articulations. La limitation des mouvements latéraux est nécessaire afin qu'il y ait le moins possible de perte de puissance (fournie par la caudale). Les archéocètes, qui étaient souples et avaient une colonne vertébrale non soudée, étaient obligés de nager comme nos actuelles anguilles, utilisant énormément d'énergie pour peu de déplacement. Le squelette de l'orque, tel que nous le connaissons aujourd'hui, est une évolution qui a rendu l'animal terriblement efficace dans le milieu marin.