Występowanie Żółwie zatokowe występują jedynie w wodach przybrzeżnych zachodniego Meksyku i Stanów Zjednoczonych, od Tamaulipas do Nowej Anglii. Jednak pojedyncze osobniki zauważono również w Maroku, nieopodal Azorów i w Morzu Śródziemnym. Głównym miejscem składania jaj są plaże Rancho Nuevo, Tepehuajes i Tordo del Barra w meksykańskim stanie Tamaulipas, gdzie 95% światowej populacji żółwi zjawia się co rok, aby zapoczątkować następne pokolenia. Czasem także żółwie wybierają plaże stanu Veracruz i Teksasu, jednak ich liczba jest znacznie mniejsza. Sporadycznie także odnotowuje się gniazdowanie w Północnej i Południowej Karolinie oraz na Florydzie.
Rozmnażanie Nie wiadomo dokładnie w jakim wieku żółwie zatokowe dojrzewają płciowo, zazwyczaj przyjmuje się od 7 do 15 roku życia. Liczba samic wychodzących na plaże w sezonie godowym jest różna i często bardzo zmienna – w zależności od lat i warunków. Przykładowo w 1947 roku aż 89 tysięcy samic składało jaja, a w latach 80 XX wieku liczba ta zmalała do około tysiąca. Sezon godowy i czas składania jaj trwają od kwietnia do września, choć niekiedy okres ten jest znacznie krótszy i zaczyna się w lipcu. Dorosłe żółwie parzą się z dala od brzegu, ponieważ przeszkadzają im duże fale przybrzeżne. Po udanej kopulacji samica wychodzi na brzeg by złożyć jaja.