Zwergwale sind in allen Ozeanen außer dem Arktischen Ozean zu finden. Auf der Nordhalbkugel bewohnen sie den Nordatlantik und den Nordpazifik, von Grönland und Island bis zum Mittelmeer und von Alaska bis Japan. Auf der Südhalbkugel kommen sie im Südlichen Ozean um Antarktis und im Südatlantik und Südpazifik vor.
Sie bevorzugen kühleres Wasser und sind oft in Küstennähe zu finden, was sie für Walbeobachtungen zugänglich macht. Ihre Verbreitung wird von Wassertemperatur, Nahrungsverfügbarkeit wie Krill und Paarungswanderungen beeinflusst.