Le balene blu hanno una distribuzione mondiale e possono essere trovate in tutti gli oceani del mondo. Viaggiano in lungo e in largo, alimentandosi pesantemente in acque fresche e migrando verso acque calde per riprodursi e partorire.
Le balene blu sono state quasi eliminate dall'emisfero australe durante i giorni di caccia senza restrizioni, ma, a partire dal 2014, possono essere trovate in ogni oceano, anche se in numeri molto più piccoli. Le aree vicine ai terreni di caccia precedenti, come al largo delle coste del Giappone, rimangono prive di balene. Le popolazioni oggi tendono ad essere stabili o, nel caso delle balene trovate al largo dell'Islanda e della California settentrionale, lentamente aumentando. L'Oceano Indiano ospita una sottospecie conosciuta come la balena blu pigmeo.
