Killerwale vermehren sich wie alle anderen Säugetiere durch sexuelle Fortpflanzung, die die Vereinigung des Spermas eines männlichen Schwertwals mit einem Ei eines weiblichen Schwertwals erfordert. Nach der Empfängnis entwickelt sich die befruchtete Eizelle zu einem jungen Säugetier, das ungefähr 17 Monate in der Gebärmutter der Mutter verbleibt, bevor es geboren wird.
Nach Erreichen der Geschlechtsreife bringen Schwertwalweibchen normalerweise alle drei bis fünf Jahre ein einzelnes Kalb zur Welt, was zum Teil daran liegt, dass Schwertwalweibchen eine so lange Tragzeit haben. Auch die Nachkommen von Schwertwalen sind nach der Geburt ungefähr zwei Jahre lang auf die Muttermilch angewiesen.
Trotz der großen Sorgfalt ihrer Mütter überlebt nur etwa die Hälfte der Schwertwalkälber ihr erstes Lebensjahr. Killerwale brauchen von der Geburt bis zur Geschlechtsreife etwa 15 Jahre, und weibliche Killerwale hören normalerweise auf, sich zu reproduzieren, wenn sie etwa 40 Jahre alt sind, obwohl sie bis zu 80 Jahre alt werden können. Ältere Weibchen, die sich nicht mehr fortpflanzen können, helfen, die Kälber jüngerer Weibchen zu schützen und auch die jungen Schwertwale zu sozialisieren.
Killerwale hören oft auf, sich fortzupflanzen, wenn ihre Lebensbedingungen nicht günstig sind. Nahrungsmangel, Umweltverschmutzung und laute Geräusche, die ihre Kommunikationsfähigkeit einschränken, sind alles Bedingungen, die Schwertwale daran hindern können, sich zu paaren oder Junge zu gebären. Schwertwale werden sich nicht vermehren, wenn keine geeigneten Partner außerhalb ihrer eigenen sozialen Gruppen oder Herden zur Verfügung stehen.
