Миграции голубых китов изучены лишь в самой общей форме. В северной части Тихого океана зимовочные районы голубых китов располагаются в водах юго-восточной части Японии, Гавайских островов (преимущественно северо-западнее их) и вблизи берегов Калифорнии. Одиночные киты могут быть встречены в этих водах в течение всего года. В апреле-мае киты из японских вод начинают миграции к северу, и уже в мае они наблюдались у Курильских островов, а в июне их добывали вблизи юго-восточного побережья Камчатки. Далее к северу в настоящее время голубые киты не поднимаются и в Берингово море практически не заходят. У западных берегов японских островов голубых китов не встречали. Неизвестны их миграции через Японское и Охотское моря.
Киты, зимовавшие вблизи калифорнийских берегов, в апреле—мае начинают движение к северу вдоль северо-американского побережья. В районе о-ва Ванкувер миграционный путь разветвляется. Часть китов движется далее вдоль берегов и приходит на летние месяцы в залив Аляска. Другие около 50° с.ш. поворачивают на запад и идут к Алеутским островам. Некоторые киты иногда заходят в юго-восточную часть Берингова моря.
В октябре киты начинают миграции в районы зимовки. Некоторые животные, вероятно, покидают северные воды раньше (иногда их добывали в водах о-ва Хоккайдо уже в октябре). Отдельные животные вообще не проходят на север и в летние месяцы держатся в южной части ареала. Считается, что при движении к северу киты идут дальше от японских берегов, чем во время обратных миграций. Некоторая часть китов в течение всего лета остается в южных водах, что подтверждается добычей отдельных животных в летние месяцы у южных берегов Японии и в Восточно-Китайском море (Omura, 1950; Берзин, Ровнин, 1966).
В Северной Атлантике голубые киты во время миграций движутся вдоль берегов обоих континентов, хотя их путь от Бискайского залива вдоль берегов Западной Европы не прослежен. Движение китов у Американского побережья имеет два направления. Одна часть животных в феврале-марте из района о-ва Ньюфаундленд двигалась мимо Исландии и о-ва Ян-Майен, появлялась у Шпицбергена с юго-запада и держалась здесь с июня до августа. Раньше эти киты проходили дальше на восток и иногда достигали Новой Земли. Когда море севернее Шпицбергена освобождается от льда, киты могут достигать 80° с.ш. Некоторые животные этой ветви от о-ва Ньюфаундленд шли в Денисов пролив, откуда в ноябре возвращались обратно.
Другая часть стада в апреле—июне подходила с запада и юго-запада к Ирландии, Фарерским и Гебридским островам, откуда направлялась к северу, где соединялась с китами первой группы. В августе-сентябре обе группы китов начинали миграцию к югу на места зимовки. Предполагается, что зимой голубые киты держатся в открытом море между побережьем Американского материка и Азорскими островами (Виноградов, 1949; Sergant, 1953).
Известны отдельные заходы китов весной и осенью в Северное и Балтийское моря. В экваториальных водах они редки, хотя есть отдельные сообщения о наблюдении этих животных в низких широтах. Несколько голубых китов было встречено на широте 11°32' с.ш. (вблизи Никарагуа). Известны два случая обсыхания голубых китов на о-ве Шри-Ланка и два случая — на южном берегу Явы. Один крупный кит зашел из Карибского моря в Панамский канал. Однажды голубых китов наблюдали у Кабе-Верде (16° с.ш.), а с борта китобазы "Слава" они были замечены на 18° с.ш. (Кирпичников, 1950а).
Пути миграции голубых китов в Южном полушарии изучены слабо. Антарктические киты осенью уходят на север, в теплые воды всех трех океанов, где проводят зимние месяцы, а затем снова возвращаются в холодные воды Антарктики.
Малые голубые киты (пигмеи) зимние месяцы проводят в субтропической и даже тропической зонах, а лето и осень (декабрь—март) — в южной части ареала, где держатся в субантарктических водах. В собственно Антарктику (южнее 56—57° ю.ш.) не заходят. Отмечена хорошо заметная привязанность голубых китов-пигмеев к зонам островов и районам подводных возвышенностей — островам Кергелен, Крозе, Херд и др. Осенью эти киты совершают регулярные миграции в северную часть ареала, т.е. в субтропические воды (Земский, Сажинов, 1982).