抹香鲸主要生活在深海环境，它们能够适应极端的海洋条件，包括高压和低温。抹香鲸的分布范围广泛，由赤道一直到两极的不结冰海域都有它们的踪迹。它们通常栖息于南北纬40度之间的海域，尤其是深且富生产力的海域。成年雌鲸多在海水中深度1000米以上、纬度40度以内的区域活动，而成年雄鲸随着年龄的增长，会向较高纬度移动，有时甚至接近两极的浮冰地带。
抹香鲸是潜水能力极强的动物，它们能够深潜到2200米，并且在水下可以停留两个小时之久，因此被称为“潜水冠军”。抹香鲸的食物主要包括大王乌贼和章鱼，它们深潜捕食这些生物，并因消化这些难以消化的生物而在肠道内分泌出龙涎香。
抹香鲸在全球各大洋中均有分布，尤其在中国，它们可以在黄海、东海、南海和台湾海域找到。抹香鲸群体一般由5至20头组成，雄多雌少，游速通常在每小时2.5至3海里，受惊时可以加速到每小时7至12海里。