La mer des Salish abrite trois groupes distincts d'orques — J, K et L — comprenant environ 75 épaulards résidents du Sud qui reviennent chaque été chasser le saumon Chinook le long des canyons sous-marins à l'ouest de l'île San Juan.
Ces prédateurs au sommet de la chaîne alimentaire, pesant près de 3,6 tonnes, se dirigent par écholocalisation, leurs cliquetis étant audibles via des hydrophones montés sur les navires d'excursion, et font surface dans des formations coordonnées documentées par les chercheurs depuis les années 1970. Le statut d'espèce en danger critique d'extinction de la population, officialisé en 2005, découle de la raréfaction du saumon, du bruit des navires et des toxines héritées accumulées dans leur graisse ; les zones fédérales d'interdiction d'approche imposent désormais une distance de 300 yards (environ 275 mètres), transformant l'observation des baleines dans le Puget Sound, Washington, en une pratique d'observation patiente plutôt que de poursuite.
Au-delà des orques, les courants froids et riches en nutriments de la mer des Salish soutiennent les baleines grises migratrices entre les lagunes de mise bas de Basse-Californie et les zones d'alimentation de l'Arctique, les baleines à bosse qui se nourrissent de bancs de harengs, et les marsouins de Dall dont le pelage noir et blanc imite le camouflage des orques. Les phoques communs se reposent sur les blocs erratiques glaciaires, les pygargues à tête blanche nichent dans des épicéas de Sitka vieux de 200 ans, et les lions de mer de Steller occupent les îlots rocheux cartographiés par l'expédition de George Vancouver en 1792. La topographie de fjord du bassin — sculptée par les calottes glaciaires du Pléistocène et alimentée par les rivières Fraser, Skagit et Snohomish — crée des gradients de salinité et des courants de marée qui concentrent les proies, faisant de l'archipel l'un des corridors de cétacés les plus fiables d'Amérique du Nord.
Les excursions d'observation des baleines dans le Puget Sound, Washington, partent d'Anacortes, des jetées du front de mer de Seattle et de Tsawwassen près de Vancouver, chaque itinéraire offrant des rencontres distinctes. Les expéditions d'Anacortes accèdent au détroit de Rosario et au col de Boundary, où les échanges de marée entre le détroit de Géorgie et le Pacifique ouvert favorisent les remontées d'eau. Les croisières dans le port de Seattle traversent la baie d'Elliott et franchissent le détroit de l'Amirauté, passant devant les falaises glaciaires de l'île Whidbey. Les opérateurs basés à Vancouver parcourent le détroit de Géorgie, rencontrant souvent des orques transitoires chassant les mammifères marins plutôt que les poissons. À bord, les naturalistes interprètent les comportements en temps réel, distinguant les groupes résidents par la forme de leur nageoire dorsale et la pigmentation de leur selle, tandis que des hydrophones diffusent les sifflements et les appels qui constituent le dialecte des orques.
La fenêtre saisonnière culmine entre mai et octobre, lorsque la lumière du jour dépasse 21h et que les remontées de saumon Chinook attirent les groupes résidents dans les eaux intérieures. Les départs matinaux profitent de conditions calmes avant que les vents d'ouest de l'après-midi ne rendent le détroit plus agité. Les navires vont des bateaux pneumatiques à coque rigide de 30 passagers, capables d'atteindre 40 nœuds, aux catamarans de 100 passagers avec cabines chauffées et toilettes, ces derniers étant privilégiés pour les croisières de trois heures qui privilégient le confort à la vitesse. Les observations dépendent de la disponibilité du saumon et du mouvement des groupes suivis par les réseaux régionaux ; les opérateurs partagent les coordonnées par radio VHF, créant des flottilles qui s'autorégulent selon des directives volontaires antérieures aux restrictions officielles imposées aux navires.
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