Niebieskie wieloryby są zwierzętami oceanicznymi i były widoczne na każdym oceanie. Na półkuli północnej istnieją wyraźne populacje w pobliżu Islandii, Kalifornii oraz w regionie między Nową Fundlandią a Grenlandią. Na półkuli południowej wieloryby są często widywane na Antarktydzie, w pobliżu Australii i Nowej Zelandii.
Niebieskie wieloryby są największymi żyjącymi ssakami. Ich liczebność została znacznie zmniejszona przez wielorybnictwo, a polowanie na niebieskie wieloryby zostało zakazane przez Międzynarodową Komisję Wielorybniczą w 1966 roku. Eksperci szacują obecną populację na 5 000-12 000 osobników. Największa populacja błękitnych wielorybów żyje na wybrzeżu Kalifornii i uważa się, że liczy około 2800 osobników.
