Gli squali balena vivono in tutti i mari tropicali o temperati caldi. Generalmente gli squali balena non si estendono più a sud rispetto al Sud America e non più a nord rispetto agli Stati Uniti. Preferiscono le acque più calde vicino all'equatore.
Gli squali balena spesso preferiscono stare lontano dalle linee di terra e filtrare i mangimi in mare aperto. Gruppi di loro a volte seguono fonti di cibo lungo determinate coste. Gli squali balena sono stati avvistati al largo delle coste di New York, così come vicino al Brasile centrale e nei Caraibi. Ci sono squali balena nel Mar Rosso e nel Golfo Persico. Le persone hanno avvistato gli squali dal Giappone all'Australia e vicino alle Hawaii. Le acque che si estendono dalla California al Cile contengono anche squali balena. Secondo Fish Base, lo squalo balena è il pesce più grande del mondo. Lo squalo è innocuo per le persone. Gli squali talvolta si attardano vicino alle acque poco profonde, comprese le foci dei fiumi e vicino agli estuari per nutrirsi di plancton e gamberetti in fiore. Gli squali balena si nutrono talvolta anche di piccoli pesci, calamari e crostacei. Gli squali balena si nutrono spesso verticalmente con la testa vicino alla superficie dell'acqua. Le balene di squalo sono apprezzate in Cina per le medicine omeopatiche.
