Le grand dauphin vit dans toutes les mers chaudes et tempérées, aussi bien près des côtes que plus au large. Les grands dauphins vivent dans les zones tempérées et tropicales des océans autour du globe. Des populations ont été recensées dans l'océan Pacifique, du sud du Japon jusqu'à l'Australie, ainsi que du Chili jusqu'au golfe de Californie. On les retrouve également dans l'océan Atlantique, du sud de l'Écosse et de la Norvège jusqu'à la Patagonie et à l'Afrique du Sud, ainsi que le long des côtes de l'Amérique du Nord jusqu'au golfe du Mexique. Du côté de l'océan Indien, les populations s'étendent de l'Australie jusqu'à l'Afrique du Sud. Dans la mer Méditerranée, le grand dauphin est le cétacé le plus abondant. Ses populations s'y étendent de la mer Noire jusqu'à la mer Rouge. Alors qu'on en voit beaucoup le long des côtes de la Sicile et dans la mer Adriatique, ils sont moins visibles dans le Sanctuaire Pelagos, une région marine protégée, située entre la Ligurie, le nord de la Sardaigne et le sud de la France2.
Certaines populations de ces dauphins vivent au grand large, particulièrement dans les zones entourant les îles océaniques. D'autres groupes, par contre, demeurent dans les régions côtières, où l'eau est chaude et ne dépasse pas les 30 m de profondeur. Il existe donc deux écotypes de truncatus. L'écotype côtier peut être migrateur. Celui du grand large est généralement sédentaire. Dans certaines régions, les migrations sont saisonnières et semblent causées par les changements de température de l'eau et par l'abondance et la distribution des proies. Des chercheurs ont remarqué que les zones côtières étaient également utilisées comme pouponnières.
Les grands dauphins occupent presque tous les
types d'habitats marins puisqu'ils vivent au large des océans, dans
les lagunes, près
des estuaires,
sur des fonds sableux, boueux ou rocheux.
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