Les rorquals bleus ont une répartition mondiale et peuvent être trouvés dans tous les océans du monde. Ils voyagent beaucoup, se nourrissent abondamment dans les eaux froides et migrent vers les eaux chaudes pour se reproduire et mettre bas.
Les rorquals bleus ont été pratiquement éliminés de l'hémisphère sud pendant les jours de chasse illimitée, mais, à partir de 2014, ils peuvent être trouvés dans tous les océans, bien qu'en nombre beaucoup plus petit. Les zones proches d'anciens terrains de chasse, comme au large des côtes du Japon, restent dépourvues de baleines. Aujourd'hui, les populations ont tendance à être stables ou, dans le cas des baleines trouvées au large de l'Islande et du nord de la Californie, à augmenter lentement. L'océan Indien abrite une sous-espèce connue sous le nom de baleine bleue pygmée.
