Cá nhám đuôi dài chủ yếu sinh sống ở vùng biển khơi sâu, trong tầng nước có độ sâu tối đa là 500 mét (1.600 ft), mặc dù chúng cũng thường xuyên hiện diện ở những vùng nước nông hơn tại thềm lục địa. Cá nhám đuôi dài thông thường A. vulpinus được tìm thấy ở vùng thềm lục địa Bắc Mỹ hay Bắc Thái Bình Dương, nhưng khá hiếm thấy ở Trung và Tây Thái Bình Dương. Ở vùng nước ấm hơn tại Trung và Tây Thái Bình Dương là khu vực sinh sống của cá nhám đuôi dài mắt to và cá nhám đuôi dài biển khơi. Ngoài ra, một con cá nhám đuôi dài đã được quay phim khi đang lảng vảng gần một thiết bị máy móc điều khiển từ xa đặt tại khu vực xảy ra vụ tràn dầu của công ty BP tại Vịnh Mexico. Điều đặc biệt là khu vực này có độ sâu lớn hơn 500 mét rất nhiều.