Os tubarões-baleia vivem em todos os mares tropicais ou de temperado quente. Geralmente, os tubarões-baleia não estão mais ao sul do que a América do Sul e não mais ao norte do que os Estados Unidos. Eles preferem águas mais quentes perto do equador.
Os tubarões-baleia também costumam preferir ficar longe das linhas costeiras e filtrar a alimentação no oceano aberto. Grupos deles às vezes seguem fontes de alimento ao longo de certas costas. Os tubarões-baleia foram avistados na costa de Nova York, bem como perto do Brasil Central e em todo o Caribe. Existem tubarões-baleia no Mar Vermelho e no Golfo Pérsico. As pessoas viram os tubarões do Japão à Austrália e também perto do Havaí. As águas que vão da Califórnia ao Chile também contêm tubarões-baleia. Segundo a Fish Base, o tubarão-baleia é o maior peixe do mundo. O tubarão é inofensivo para as pessoas. Os tubarões às vezes permanecem perto de águas rasas, incluindo na foz dos rios e perto de estuários, a fim de se alimentar de plâncton e camarões em flor. Os tubarões-baleia também às vezes se alimentam de pequenos peixes, lulas e crustáceos. Os tubarões-baleia geralmente se alimentam verticalmente com a cabeça próxima à superfície da água. As baleias tubarão são apreciadas na China pelos medicamentos homeopáticos.