生物学の分類体系において、両者の関係は意外なほど近い。学術的にはどちらもハクジラ亜目（Odontoceti）に属し、さらに細かく分けるとマイルカ科（Delphinidae）という全く同じグループに分類される。つまり、学問的にはシャチも「巨大なイルカの一種」に過ぎないのだ。
学名シャチ（Orcinus orca）で知られるこの生物と、一般的なバンドウイルカなどを分ける明確な遺伝的・解剖学的境界は存在しない。実務的な区別の基準は、おもに「体長」にある。一般的に成体の体長が4メートルを超える種をクジラやシャチと呼び、それ以下の小型種をイルカと通称しているに過ぎない。大きさが違うだけで、骨格の基本構造や器官の配置は驚くほど共通している。
