Denizayısıgiller soğuk kutup denizlerinde, ılıman denizlerde ve subtropik denizlerde yaşarlar. En fazla türleri kutup denizlerinde bulunur. Akdeniz'de ve Türkiye'nin diğer denizlerinde Denizayısıgiller yoktur.
Tüm yüzgeçayaklılar gibi çoğu zamanlarını kıyıya yakın sularda geçirirler. Irmakların denize aktığı bölgelerde, yani acı suda ya da hatta bu ırmakların tatlısuyunda çok nadir görülürler. Çiftleşme ve üreme karada ve özellikle kendilerine tehlike yaratabilen hayvanların bulunmadığı, çok izolasyonda kalan kayalık kıyılarda ya da kayalık adalarda gerçekleşir. Dosdoğru buzun içinde yuva kuran türler tanılmamaktadır; denizayısıgiller zaten fazla soğuk suyu da fokgiller kadar sevmezler.
