На суше двустворчатые моллюски не встречаются.
В морских водах они распространены чрезвычайно широко, встречаясь во всех климатических зонах, от теплых вод тропических морей до Арктики и Антарктики и до холодных глубин океанической абиссали. Они населяют практически все глубины Мирового океана — от приливоотливной зоны (литорали) и прибрежных мелководий вплоть до огромных глубин впадин Мирового океана, где они были: найдены на глубине почти 10, 8 км.
Особенно изобилуют двустворчатые моллюски в прибрежных мелководных районах морей (до глубины 100—200 м), где они по плотности поселений составляют часто большую часть всей обитающей здесь донной фауны.
В настоящее время количество видов глубоководных двустворчатых моллюсков, обитающих в абиссали Мирового океана (т. е. на глубине более 2000 м).