北瓶鼻鲸仅在北大西洋发现，主要分布于亚北极区域的冷温带海域。在大西洋西部主要栖息于戴维斯海峡（Davis Strait）与拉不拉多海（Labrador Sea）北部，以及位于加拿大新科斯细亚省（Nova Scotia）北方，特称为“The Gully”的海域；在大西洋东部则位于格陵兰、北极海与巴伦支海（Barents Sea），至于圣劳伦斯湾（Gulf of St. Lawrence）、哈得孙湾（Hudson Bay）、北海（North Sea）、波罗的海（Baltic Sea）等地则较不常见。在北太平洋北方曾有几起北瓶鼻鲸的目击报告，据推测应该是贝氏喙鲸（Baird's Beaked Whale）。
北瓶鼻鲸偏好1,000米深以上的深水域，偶尔会在有浮冰的海域出现。它们的移动情形复杂，似乎不遵循一般大型鲸类“夏季往北，冬季南移”的迁徙原则。北瓶鼻鲸似乎会季节性地在比斯开湾（Bay of Biscay）出现，时间约在5至8月，此时在较高纬度的巴伦支海与格陵兰海（Greenland Sea）也相当容易发现它们的身影。
北瓶鼻鲸密集出现在某些地方，如加拿大新斯科舍的塞布尔岛北侧；介于冰岛，扬马延岛与斯瓦尔巴西南之间的北极海；以及加拿大拉布拉多北方外海的戴维斯海峡，尤其是哈得孙海峡与弗罗比舍湾的海口附近。分布范围的南端较不常见。分布范围的东界，在春季时可能会北移，秋季则会南移。而在西界，咸信至少有一些北瓶鼻鲸会在高纬地区过冬。也可能有些会进行向岸，离岸的来回迁徙。大陆架外缘与海底峡谷上方的深水海域最为常见，有时会游行数几公里进入稀疏冰区，但是较常出没在开放的水域。会发生搁浅。
