แมวน้ำอาศัยอยู่ทั่วโลก แม้ว่าหลายชนิดจะชอบน้ำเย็นหรือน้ำในเขตขั้วโลกมากกว่า บางชนิดมีถิ่นที่อยู่เฉพาะเจาะจงมาก เช่น แมวน้ำพระฮาวาย ซึ่งอาศัยอยู่ทั่วหมู่เกาะฮาวาย หรือแมวน้ำขนกาลาปากอส ซึ่งอาศัยอยู่รอบหมู่เกาะกาลาปากอส นอกจากนี้ยังมีแมวน้ำแคสเปียน ซึ่งอาศัยอยู่เฉพาะในทะเลแคสเปียนเท่านั้น

สัตว์เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเสี่ยงต่อการใกล้สูญพันธุ์มากที่สุด เนื่องจากเหตุการณ์ในพื้นที่เฉพาะของพวกมันสามารถส่งผลกระทบต่อประชากรทั้งหมดได้ ซึ่งแตกต่างจากสัตว์ที่มีการกระจายตัวกว้างขวาง เช่น แมวน้ำกินปู ซึ่งอาศัยอยู่ทั่วทั้งทวีปแอนตาร์กติกาและมีประชากรประมาณ4,000,000ตัว

เนื่องจากแมวน้ำเป็นสัตว์กึ่งน้ำกึ่งบก พวกมันจึงอาศัยอยู่บนบกบางส่วนด้วย แมวน้ำหลายชนิดจะใช้ชายฝั่งหรือน้ำแข็งในทะเลเพื่อพักผ่อน ควบคุมอุณหภูมิร่างกาย ผสมพันธุ์ และออกลูก บางชนิดจะอยู่ใกล้ชายฝั่งเสมอ เช่น วอลรัส เพราะพวกมันชอบน้ำตื้นและพักผ่อนบนบกบ่อยครั้ง