Rekiny wielorybie żyją na wszystkich morzach tropikalnych lub umiarkowanie ciepłych. Generalnie rekiny wielorybie nie sięgają dalej na południe niż do Ameryki Południowej, ani dalej na północ niż do Stanów Zjednoczonych. Wolą cieplejsze wody w pobliżu równika.
Rekiny wielorybie często wolą też trzymać się z daleka od linii brzegowych i przefiltrować paszę na otwartym oceanie. Grupy z nich czasami podążają za źródłami żywności wzdłuż pewnych wybrzeży. Rekiny wielorybie zostały zauważone u wybrzeży Nowego Jorku, a także w pobliżu środkowej Brazylii i na całym Karaibach. Są rekiny wielorybie w Morzu Czerwonym i w Zatoce Perskiej. Ludzie zauważyli rekiny z Japonii do Australii, a także w pobliżu Hawajów. Wody rozciągające się od Kalifornii do Chile również zawierają rekiny wielorybie. Według Fish Base, rekin wielorybi jest największą rybą na świecie. Rekin jest nieszkodliwy dla ludzi. Rekiny czasami pozostają w pobliżu płytkich wód, w tym przy ujściach rzek i w pobliżu ujść rzek, aby wyżywić się planktonem i kwitnącymi krewetkami. Rekiny wielorybie czasami również żywią się małymi rybami, kalmarami i skorupiakami. Rekiny wielorybie często są karmione pionowo głową z pobliską powierzchnią wody. Wieloryby rekina są cenione w Chinach w przypadku leków homeopatycznych.
