Katil balinalar (Orcinus orca) sadece gönüllü olarak nefes alabilir, yani insanlar gibi tamamen uykuya dalarlarsa boğulurlar. Katil balinalara "orkalar" da denir ve yunuslar ve Beluga balinaları gibi hayvanları içeren deniz memelileri adı verilen bir aileye aittir. Deniz memelileri üzerinde yapılan araştırmalar, katil balinaların muhtemelen bir seferde beyinlerinin yarısını kapatarak uyuduklarını ve bu da onların nefes almak için yüzeye yüzmek için yeterli farkındalığı sürdürmelerini sağladığını gösteriyor.
Katil balinalar uyudukları zaman, kendi kapsüllerinin diğer üyelerinin yanında yavaşça yüzerler. Esaret altında, katil balinalar havuzlarının dibinde yatar veya günde beş ila sekiz saat su yüzeyinde yüzer. Vahşi doğada, kapsül birbirine yakın yüzer ve uzun süreler boyunca okyanus yüzeyinde yavaşça ilerler. Katil balinaların uyuduklarının bir başka göstergesi de bir gözünü kapatıp diğerini açık tutmalarıdır. Beynin kapalı gözün karşısındaki tarafının uykuda olduğu düşünülmektedir.
Anne katil balinalar, yeni doğan buzağılarına bakarken uykusuzluk çekiyor gibi görünüyor. Nörobilimci Joseph Siegel ve diğerleri tarafından 2005 yılında yürütülen bir çalışmada, tutsak yeni doğan katil balinaların yaşamın ilk haftalarında nadiren uyuduğu görülüyordu. Uyumama davranışı bir aydan fazla devam etti ve buzağıların anneleri de bu süre içinde çok az uyudu. Yeni doğan katil balinalarda ölüm oranları yüksektir ve sürekli uyanıklık buzağıları yırtıcılardan korumaya yardımcı olabilir.