พะยูนพบได้ในทะเลเขตอบอุ่นอย่างกว้างขวางตั้งแต่ชายฝั่งของแอฟริกาตะวันออก มหาสมุทรอินเดีย ทะเลอันดามัน อ่าวไทย ทะเลจีนใต้ ทะเลฟิลิปปิน ทะเลซูลู ทะเลเซเลบีส เกาะชวา จนถึงโอเชียเนีย โดยปกติแล้วมักจะไม่อาศัยอยู่น้ำที่ขุ่น

สำหรับสถานะของพะยูนในประเทศไทยอยู่ในภาวะวิกฤต เนื่องจากถูกคุกคามอย่างหนักในเรื่องถิ่นที่อยู่อาศัย ทำให้พฤติกรรมการหากินเปลี่ยนไปกลายเป็นมักจะหากินเพียงลำพังตัวเดียว ปัจจุบันในประเทศไทยเหลืออยู่เพียงที่เดียว คือ บริเวณหาดเจ้าไหมและรอบ ๆ เกาะลิบง จังหวัดตรัง เท่านั้น และอาจเป็นไปได้ว่ายังมีเหลืออยู่แถบทะเลจังหวัดระยอง แต่ยังไม่มีรายงานที่มีข้อมูลยืนยันถึงเรื่องนี้เพียงพอ

ในวันที่ 23 เมษายน พ.ศ. 2549 มีชาวประมงจับพะยูนตัวหนึ่งได้ที่อ่าวคุ้งกระเบน จังหวัดจันทบุรี หลังจากการหายตัวไปนานของพะยูนในแถบนี้นานถึง 34 ปี (ตัวสุดท้ายที่จับได้ในบริเวณนี้คือเมื่อ พ.ศ. 2515) พะยูนตัวดังกล่าวมีความยาว 2 เมตร น้ำหนักประมาณ 200 กิโลกรัม

ใน พ.ศ. 2554 กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมได้ทำพิธีลงนามบันทึกความเข้าใจว่าด้วยการอนุรักษ์และการจัดการพะยูนและแหล่งที่อยู่อาศัยของพะยูน โดยครอบคลุมพื้นที่อาศัยของพะยูนทั้งหมด ระหว่างกรมทรัพยากรทางทะเลและชายฝั่ง กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม กับโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ/อนุสัญญาว่าด้วยชนิดพันธุ์ที่มีการเคลื่อนย้ายถิ่น โดยที่ประเทศไทยนับเป็นประเทศที่ 20 ที่ลงนามในบันทึกความเข้าใจนี้

มีรายงานว่า ประเทศที่มีประชากรพะยูนที่หลงเหลืออยู่มากที่สุดคือออสเตรเลีย มีอยู่ประมาณ 20,000 ตัว[8] โดยสถานที่ที่พบมากที่สุดคืออ่าวชาร์กทางภาคตะวันตกของประเทศ มีประมาณ 10,000 ตัว คิดเป็นร้อยละ 12.5 ของประชากรพะยูนทั่วโลก เพราะเป็นสถานที่อุดมไปด้วยหญ้าทะเล[9][5] ขณะที่ในประเทศไทย สถานที่ที่เป็นแหล่งอาศัยแหล่งสุดท้ายของพะยูน คือ ทะเลจังหวัดตรัง โดยพบที่รอบ ๆ เกาะลิบง มากที่สุด คาดว่ามีราว 210 ตัว ซึ่งเป็นข้อมูลจากการสำรวจในเดือนมกราคม พ.ศ. 2557 โดยเฉพาะที่เกาะลิบงนั้นเป็นที่อาศัยของจำนวนประชากรพะยูนในประเทศมากถึงร้อยละ 60–70 ซึ่งปัจจุบันถูกคุกคามอย่างหนัก โดยมีการล่าเอาเนื้อ กระดูก และเขี้ยวไปขายตามความเชื่อทางไสยศาสตร์ มีการคำนวณว่าหากพะยูนในน่านน้ำไทยตายปีละ 5 ตัว พะยูนจะหมดไปภายใน 60 ปี[10] และเหลือ 169 ตัว ในการสำรวจเมื่อปี พ.ศ. 2560[6]