Los tiburones ballena viven en todos los mares tropicales o templados cálidos. En general, los tiburones ballena no se extienden más al sur que Sudamérica y no más al norte que Estados Unidos. Prefieren aguas más cálidas cerca del ecuador.
Los tiburones ballena también suelen preferir mantenerse alejados de las líneas costeras y filtrarse en el océano abierto. Grupos de ellos a veces siguen fuentes de alimentos a lo largo de ciertas costas. Los tiburones ballena han sido vistos frente a la costa de Nueva York, así como cerca del centro de Brasil y en todo el Caribe. Hay tiburones ballena en el Mar Rojo y en el Golfo Pérsico. La gente ha visto a los tiburones de Japón a Australia, así como cerca de Hawai. Las aguas que se extienden desde California hasta Chile también contienen tiburones ballena. Según Fish Base, el tiburón ballena es el pez más grande del mundo. El tiburón es inofensivo para las personas. Los tiburones a veces permanecen cerca de aguas poco profundas, incluso en las desembocaduras de los ríos y cerca de los estuarios para alimentarse de plancton y camarones en flor. Los tiburones ballena también se alimentan a veces de peces pequeños, calamares y crustáceos. Los tiburones ballena a menudo se alimentan verticalmente con su cabeza cerca de la superficie del agua. Las ballenas de tiburón son valoradas en China por sus medicamentos homeopáticos.