Het leefgebied van tuimelaars is wereldwijd te vinden. De dieren geven de voorkeur aan een gematigd en tropisch klimaat en zijn te vinden in zowel de Atlantische als de Stille Oceaan, voor zover noordelijk als Noorwegen en Nova Scotia, zo ver zuidelijk als Zuid-Afrika, nabij Japan en Californië en zuidelijk tot Australië en Chili. De omgeving van tuimelaars omvat de open oceaan en ze zijn te vinden in Hawaï en Polynesië. Vanwege de brede verspreiding van het bioom van de tuimelaar, variëren de zeedieren die hun leefgebieden delen van het ene oceaanklimaat tot het andere.
Tuimelaars die in de Atlantische Oceaan leven, delen hun leefgebied met kwallen, zeehonden en verschillende walvissoorten, waaronder bultruggen. Deze dolfijnen voeden zich voornamelijk met haring, heilbot en kabeljauw. Ze eten ook inktvis-, kreeft- en krabsoorten. Hoewel de tuimelaar een van de grootste mariene roofdieren is, zijn ze soms de prooi van grotere orka's en haaien. De grote witte haai en tijgerhaai zijn te vinden in de Atlantische wateren, samen met verschillende andere kleinere soorten.
Tuimelaars in de Stille Oceaan delen hun leefgebied met otters, zeehonden en zeeleeuwen. In de Stille Oceaan zijn ook veel walvissoorten te vinden, waaronder de blauwe vinvis. Haring en makreel vormen het grootste deel van het dieet van de Pacifische dolfijn en delen het diepe water met grote vissoorten zoals tonijn en zwaardvis. Verschillende zalmsoorten en zelfs barracuda's zijn te vinden in het leefgebied van de dolfijn in de Stille Oceaan.
Terwijl dolfijnen zich in elk klimaat voeden met vergelijkbare vissoorten, deelt de tropische tuimelaar zijn habitat met een grotere verscheidenheid aan wezens zoals blauwe marlijn, murenen, hamerhaaien en manta stralen. De walvishaai, een gigantische, plankton-etende vis, deelt het diepe water met dolfijnen en koraalriffen vormen een groot deel van het ondiepere water. Papegaaivissen, kogelvissen, anemoonvissen en vele andere kleinere soorten leven in de buurt van deze riffen, samen met egels, zeesterren en andere ongewervelde dieren.
Mensen zijn verantwoordelijk voor het schaden van de leefgebieden van tuimelaars en de wezens die deze leefgebieden delen. Door overbevissing zijn de kabeljauw- en andere vispopulaties die de belangrijkste voedselbron van dolfijnen vormen, uitgeput. Mensen zijn ook verantwoordelijk voor tonijnvisnetten die dolfijnen en andere wezens vangen, verwonden en doden. Het is ook aangetoond dat vervuiling door plastic en pesticiden schadelijk is voor dolfijnen. Geluidsoverlast door militaire sonar verstoort de echolocatie van dolfijnen en walvissen. Mensen zijn verantwoordelijk voor het beschermen en reinigen van dolfijnhabitats tegen dit afval en deze vervuiling.
