Zasięg występowania Miejsca gniazdowania Petrelki modre gniazdują głównie na wyspach u wybrzeży południowej Ameryki Południowej położonych po obydwu stronach strefy konwergencji antarktycznej. Wszystkie znane dawniej kolonie mieszczą się między równoleżnikami 47°S a 56–58°S. W 2014 odnaleziona została kolonia na wyspie Gough, na szerokości 40°S – około 700 km na północ od dotychczasowej północnej granicy zasięgu gniazdowania. Prawdopodobnie nie powstała wskutek zajmowania nowych terenów, a została przeoczona podczas prac terenowych. Pozostałe kolonie petrelków modrych mieszczą się na pojedynczych wyspach u wybrzeża Chile oraz pięciu grupach wysp lub wyspach. Wszystkie znane miejsca gniazdowania obejmują (dokładne dane dotyczące liczebności znajdują się w sekcji „Status, zagrożenia i ochrona”): wyspy u wybrzeży Chile, między innymi Wyspy Diego Ramírez, położone około 110 km na południowy zachód od przylądka Horn. W 2002 zamieszkiwała je największa populacja petrelków modrych, skupiająca około 80% wszystkich osobników tego gatunku. Petrelki modre gniazdują również w archipelagach Wollaston i Hermite; Wyspy Kerguelena (48°28’–50°S 68°28’–70°35’E).