Les rorquals bleus vivent dans tous les océans du monde. Ils sont migrateurs et parcourent de grandes distances à différents moments de leur vie. Les trois principales régions où se trouvent les rorquals bleus sont l'Atlantique Nord, le Pacifique Nord et l'hémisphère Sud.
Les rorquals bleus se trouvent dans tous les océans du monde et nagent des eaux polaires aux eaux équatoriales au cours de l'année. En hiver, les rorquals bleus se trouvent près de l'équateur, dans des eaux plus chaudes. Là, elles se reproduisent et mettent bas. Les eaux plus chaudes des tropiques sont de meilleurs endroits pour s'accoupler et s'occuper des jeunes veaux que les eaux polaires plus froides.
En été, les rorquals bleus effectuent un long voyage migratoire vers les régions polaires. Ils se nourrissent et se préparent pour leur retour vers les eaux équatoriales plus tard dans l'année. Leurs voyages migratoires, et leur vie en général, se déroulent en groupes ou en couples identiques, mais ces mammifères géants sont souvent seuls.
La plupart des baleines recherchent de l'eau plus chaude ou plus froide dans la région où elles vivent. Par exemple, une baleine bleue dans l'océan Pacifique restera dans le Pacifique pendant sa migration.
Des groupes distincts de rorquals bleus se trouvent à plusieurs endroits dans le monde. La mer de Cortez, le golfe du Saint-Laurent, l'océan Indien et les zones au large de la Californie abritent des groupes de baleines. Ces populations sont spécifiques à ces régions.