Rùa da sống khắp nơi trên thế giới. Trong số các loài rùa biển còn sinh tồn thì D. coriacea có khu vực phân bố rộng nhất, từ Alaska đến Na Uy từ Mũi Hảo Vọng ở châu Phi đến điểm cực nam New Zealand[7]. Chúng sống trong tất cả các vùng biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, và còn được tìm thấy ở vòng Bắc cực[19]. Trên thế giới có 3 quần thể chính, cách ly sinh sản với nhau. Quần thể Đại Tây Dương khác biệt với 2 quần thể kia ở đông và tây Thái Bình Dương, và bản thân 2 quần thể Thái Bình Dương cũng khác biệt với nhau[16][20]. Quần thể nhỏ (có thể) thứ 3 sinh sản ở Malaysia. Quần thể nhỏ này có nguy cơ tuyệt chủng rất cao. Mặc dù khu vực làm ổ đẻ trứng đã được nhận dạng ở vài bãi biển ven Ấn Độ Dương, nhưng nói chung quần thể rùa da Ấn Độ Dương vẫn chưa được ước định và đánh giá[21].

Nghiên cứu gần đây cho thấy có khoảng 26.000 đến 43.000 rùa cái làm tổ mỗi năm, ít hơn rất nhiều so với 115.000 cá thể theo nghiên cứu năm 1980[22]. Những con số đang suy giảm này có ý nghĩa mạnh mẽ trong việc khuyến cáo cần thiết phải có các giải pháp có hiệu quả trong việc ổn định số lượng rùa da và dần đưa chúng thoát khỏi tình trạng cực kỳ nguy cấp[23].

Quần thể rùa da Đại Tây Dương

Rùa da Đại Tây Dương phân bố hầu khắp trong khu vực này. Khu vực sinh sống của chúng kéo dài về phía bắc cho đến Biển Bắc và về phía nam đến Mũi Hảo Vọng. Khác với các loài rùa biển khác, rùa da kiếm ăn ở các vùng nước lạnh, nơi có nhiều sứa, và điều này mở rộng phạm vi sinh sống của chúng. Nhưng chỉ có một số vùng bờ biển được chúng chọn làm nơi đẻ trứng[24].

Ngoài khơi Đại Tây Dương giáp với Canada, rùa da kiếm ăn tại vịnh St. Lawrence gần Quebec và kéo dài về phía bắc đến Newfoundland và Labrador[25]. Khu vực làm tổ lớn nhất là ở Suriname, Guiana thuộc Pháp và Trinidad và Tobago trong vùng biển Caribe và Gabon ở Trung Phi. Các bãi biển ở Công viên quốc gia Mayumba tại Mayumba là nơi bảo tồn rùa da lớn nhất ở châu Phi[20][26]. Ở bờ đông bắc lục địa Nam Mỹ, một số bãi biển nằm giữa Guiana thuộc Pháp và Suriname là nơi rùa biển chọn làm tổ, nhất là rùa da[27]. Một vài trăm ổ trứng xuất hiện hàng năm ở bờ biển miền đông Florida[28]. Ở Coasta Rica, bãi biển Parismina được biết đến là nơi rùa da chọn làm tổ[21][29].

Quần thể rùa da Thái Bình Dương

Rùa da Thái Bình Dương thuộc về 2 quần thể khác biệt nhau. Một quần thể làm tổ ở các bãi biển trong tỉnh Papua, Indonesia và quần đảo Solomon, kiếm ăn dọc khắp Thái Bình Dương vào Bắc bán cầu, kéo dài tới vùng bờ biển thuộc California, Oregon, Washington tại Bắc Mỹ. Trong khi đó, quần thể kia được tìm thấy ở Nam bán cầu, dọc theo các bãi biển ở phía tây lục địa Nam Mỹ, trong khi đó thì chúng lại làm tổ ở bờ Thái Bình Dương thuộc Trung Mỹ, khu tập trung nằm ở México và Costa Rica[20][30]. Quần thể rùa làm tổ ở Malaysia, với số lượng ít hơn 100 cá thể vào năm 2006, cũng đã được đề xuất là quần thể thứ 3 ở Thái Bình Dương[21].

Có 2 vùng kiếm ăn chính của chúng ở vùng biển ven Hoa Kỳ đại lục. Một vùng được nghiên cứu khá kỹ lưỡng nằm ở bờ tây bắc gần cửa sông Columbia. Nguồn nước đây lý tưởng cho rùa da vì các nhà khoa học cho rằng có đủ dinh dưỡng trong nước ở Bắc Thái Bình Dương. Một khu vực sinh sống khác của chúng là vùng biển ven bờ thuộc bang California[30]. Xa hơn về phía bắc, rùa da cũng bơi tới vùng biển ven British Columbia thuộc Canada[25].

Quần thể rùa da Ấn Độ Dương

Có rất ít nghiên cứu được công bố về quần thể rùa da Ấn Độ Dương, nhưng vùng làm tổ đã biết là Sri Lanka và quần đảo Nicobar. Có ý kiến cho rằng đây là quần thể rùa cách ly về mặt sinh học với các quần thể rùa khác[21].