El rorcual habita en todos los principales océanos del mundo, desde aguas tropicales a polares. Se encuentra con mayor frecuencia en aguas templadas y frías de alta mar.

Se piensa que la mayoría de las poblaciones de rorcuales son migratorias y nadan en aguas subtropicales durante el invierno para aparearse y en las aguas más frías del Ártico y la Antártida durante el verano para alimentarse. Algunas poblaciones residen todo el año en áreas como el Golfo de California y el Mediterráneo.