Sus manchas características son una especia de huella digital, pues su patrón es único e irrepetible. El tiburón ballena es vivíparo y es posible en ocasiones ver a las crías en compañía de los mayores. Se tienen registros de hembras con hasta 300 crías.

Habita en los océanos y mares cálidos, cerca de los trópicos; suele permanecer dentro de los ±30° de latitud y a una profundidad de 700 metros, aunque también es posible verlos cerca de las costas y áreas dónde hay brotes de agua y las condiciones favorecen el crecimiento de plancton, su comida favorita afortunadamente para nosotros, ya que esto los hace inofensivos, y su presencia ahí es el principal motivo de visitar  la Isla de Holbox durante el verano.

Se alimenta a través de un mecanismo de filtración del agua, es decir que  por medio de la succión de agua al cerrar la boca el alimento se filtra gracias a una serie de peines branquiales y permite que este quede atrapado en una especie de escamas que se llaman dentículos dermales. Se alimenta principalmente de plancton, necton, macro algas, krill, crustáceos, como larvas y bancos de peces pequeños, como las anchovetas, sardinas y atún.
Suele actuar de forma solitaria, aunque de vez en cuando forman grupos para alimentarse en zonas con grandes concentraciones de comida. Esta especie, a pesar de su gran tamaño es muy dócil y no se asusta cuando se le aproximan buzos o nadadores.