Caretta caretta a une distribution mondiale, fréquentant les eaux côtières océaniques et néritiques des zones tropicales et tempérées.

En Méditerranée, presque tous les nids de cette espèce se trouvent dans le bassin oriental, principalement en Grèce, en Libye, en Turquie et à Chypre et, dans une moindre mesure, dans d’autres pays, comme le Liban, Israël et la Tunisie. Il y a environ 7200 nids déposés chaque année sur les plages surveillées des pays ci-dessus. Des études génétiques ont montré une sous-structure de la population en Méditerranée, due au comportement de retour des femelles, qui montre un degré de fidélité à leur site natal. Une conséquence est que la perte de femelles dans un site ne peut pas être facilement compensée en recrutant des femelles dans un autre et chaque site doit être traité comme une unité de gestion indépendante. En général, au cours de leur vie, les tortues caouannes fréquentent d’abord les eaux libres et se nourrissent de proies pélagiques; puis ils ont tendance à fréquenter des eaux plus peu profondes sur les plateaux continentaux où ils peuvent se nourrir de proies benthiques. Un nombre important de tortues caouannes, originaires à la fois de la Méditerranée et de l’Atlantique, fréquente la partie la plus occidentale de la Méditerranée – entre le détroit de Gibraltar et les îles Baléares – et dans le chenal sicilien. D’autres zones pélagiques, comme le sud de l’Adriatique, la mer Ionienne et probablement le bassin levantin, sont fréquentées par un grand nombre de tortues originaires de la Méditerranée. Les grandes tortues fréquentent principalement les zones peu profondes du bassin oriental, comme l’Adriatique, la côte nord de l’Afrique et plusieurs autres. Des études de marquage et de suivi par satellite ont commencé à dévoiler le comportement migratoire et les itinéraires des tortues caouannes en Méditerranée, bien que la majorité de ces études concernent des femelles adultes de quelques sites de nidification, en particulier en Grèce et à Chypre. Par exemple, les femelles adultes migrent entre le site de nidification de Zakynthos (Grèce) et les zones d’alimentation du nord de l’Adriatique et du plateau continental au large de la Tunisie. Cette dernière zone est également fréquentée par les femelles nidifiant à Chypre. Ces informations et d’autres (comme les études génétiques) indiquent que les zones d’alimentation de la Méditerranée orientale sont largement fréquentées et partagées par les tortues caouannes de plusieurs sites de nidification dans différents pays.