עונת הרבייה של הלווייתן הכחול מתחילה לקראת סוף הסתיו וממשיכה לכל אורכו של החורף. החוקרים לא יודעים רבות אודות מנהגי הרבייה, החיזור וההזדווגות של הלווייתנים הכחולים או על אתרי הרבייה שלהם. הנקבות ממליטות בדרך כלל בתחילת החורף שלאחר מכן, לאחר תקופת הריון בת 10 עד 12 חודשים.
משקלו של הוולד בעת המלטתו הוא כ-2.7 טונות, בערך כמו היפופוטם בוגר, ואורכו מגיע לשבעה מטרים. במהלך שבעת החודשים הראשונים לחייו יונק ולד הלווייתן הכחול כ-200 ליטרים של חלב מדי יום ועולה במשקלו בכ-90 קילוגרם מדי יום. הגמילה מהיניקה מתרחשת בסביבות גיל שבעה חודשים ועד לתאריך זה מכפיל הוולד את אורכו. זכר הלווייתן הענק מגיע לבגרות מינית בסביבות גיל תשע או עשר, כשאורכו מגיע לכ-20 מטרים (או יותר מכך באוכלוסיות שבחצי הכדור הדרומי). הנקבה מגיעה לבגרות מינית בסביבות גיל חמש, כשאורכה מגיע לכ-21 מטרים. לידת תאומים נדירה, אך מתרחשת לעיתים.
מדענים מעריכים כי לווייתנים כחולים יכולים לחיות מעל ל-60 שנים; היות שמשך חייהם של פרטים בודדים לא נמדד קודם לסוף תקופת הציד, אין מידע מדויק על כך. גילו של הפרט הזקן ביותר שנלכד וגילו אומת באופן מדעי נמדד בכ-35 שנים בלבד. הטורף הטבעי היחיד של הלווייתן הכחול (מלבד האדם) הוא האורקה (לווייתן-קטלן). החוקר קאלאמבוקידיס (Calambokidis) וחוקרים נוספים ערכו מחקר ממנו הסיקו כי כ-25% מהלווייתנים הכחולים נושאים צלקות או פציעות כתוצאה מתקיפות אורקה, אך שיעור התמותה כתוצאה מתקיפות האורקה אינו ידוע.
נדידה, חברה ותזונה.
רוב אוכלוסיות הלווייתן הכחול הן נודדות, אף על פי שמספר קטן של אוכלוסיות נשאר באותו אזור פחות או יותר למשך כל השנה. האוכלוסיות הנודדות מבלות את החורף במים החמימים שבאזור קו המשווה, נעות לכיוון הקוטב עם בוא האביב, אוכלות באזורים קרים-יחסית בעת הקיץ וחוזרות לאזור המשווני עם בוא הסתיו.
אוכלוסיית הלווייתנים הכחולים שחיה בחצי הכדור הצפוני לא מתערבבת עם אוכלוסיית הלווייתנים הכחולים שחיה בחצי הכדור הדרומי ולהפך, אף על פי שבעונת הנדידה הלווייתנים הצפוניים והדרומיים נודדים באזורים זהים (באזור המשווני). ישנם חוקרים הטוענים כי הלווייתנים הכחולים נאספים באזורים מסוימים באוקיינוסים החמים, למשל במפרץ עדן, על מנת לשקם את האנרגיה שאבדה להם במסעם.
כמו כל שאר מיני הלווייתנאים, הלווייתן הכחול הוא טורף; הוא אוכל רק בתקופת הקיץ, ובחורף הוא מתקיים על מצבורי השומן שאגר בגופו. חרף גודלו הרב, הוא ניזון מבעלי חיים קטנים מאוד יחסית לממדי גופו: סרטנאים זעירים, קריל (Euphausiacea), פלנקטון ודגים קטנים. כדי ללכוד את מזונו, הלווייתן הכחול שוחה במהירות דרך להקת דגים או סרטנאים ופוער את פיו; המזיפות שבפיו מסננות את המים המיותרים מהדגים ומהסרטנאים. לעיתים, הוא יוצר רשת בועות שלוכדת את הפלנקטון ומלכדת אותו במקום אחד.
הלווייתן הכחול אוכל עד 3.6 טונות קריל וסרטנאים אחרים ביום. לווייתנים בוגרים ונקבות מעוברות צורכים יותר מזון מאשר לווייתנים צעירים ונקבות לא מעוברות. באזורי מים טרופיים והסוב טרופיים צורך הלווייתן הכחול פחות מזון מאשר בימים האנטארקטיים.
עלייתם לחוף של לווייתנים כחולים אינה דבר נפוץ כלל. בשל המבנה החברתי הלא-מגובש שלהם ואורח החיים היחידאי יחסית החפה המונית שמתרחשת לעיתים בקרב מיני לווייתנאים אחרים נדירה ביותר.
לרוב, הלווייתנים הכחולים חיים לבדם או עם לווייתן אחד נוסף בלבד. לא ידוע האם זוגות לווייתנים שמשייטים יחדיו נשארים יחד לתקופה ארוכה (שנים) או שמדובר בשותפות לזמן קצר יותר. במקומות בהם כמות גדולה של מזון מרוכזת באזור תחום, ניתן לצפות בכ-50 לווייתנים כחולים. עם זאת, לווייתני הענק אינם יוצרים להקות הכוללות פרטים רבים לתקופה ארוכה, כפי שעושים חלק ממיני הלווייתנאים האחרים.
תקשורת (שירת הלווייתן).
שתי קבוצות של לווייתנים, הלווייתן גדול-הסנפיר והלווייתן הכחול (בפרט תת-מין המצוי באוקיינוס ההודי), ידועות ביכולתן להפיק צלילים חוזרים בתדירויות משתנות הידועות כשירת הלווייתנים. על פי תיאורו של הביולוג הימי פיליפ קלפהאם (Philip Clapham), אלו "קרוב לוודאי השירים המסובכים ביותר בממלכת החי".
נראה כי הצלילים שמפיק הלווייתן הכחול הם מהרמים בעולם הטבע, לצד הצלילים שמפיק הראשתן גדול-הראש ומיני לווייתנאים אחרים. מחקרים שהתבצעו בשנת 1971 ובשנת 1995 מצאו כי עוצמת הצלילים המפיקים לווייתני הענק נע בין 155 ל-185 דציבלים (לשם השוואה, עוצמת הצלילים שמפיק מטוס סילון ממוצע בעת המראה ונחיתה הוא כ-130 דציבלים).
קבוצות של לווייתנים כחולים מפיקים צלילים בתדירות של 10–40 הרץ, כשבני אדם יכולים לשמוע צלילים בתדירות 20 הרץ לפחות. כל "קובץ שירה" בשירת הלווייתן הכחול יכול להמשך בדרך כלל בין 10 ל-30 שניות, אם כי קבוצת לווייתנים כחולים בקרבת חופי סרי לנקה תועדה משמיעה צלילים בני ארבעה תווים שחזרו על עצמם למשך שתי דקות, בדומה לשירתו של הלווייתן גדול-הסנפיר. החוקרים מאמינים שמפני ששירה כזו לא תועדה בקרב אף אוכלוסייה אחרת של לווייתן כחול, היא ייחודית לתת-המין "B. m. brevicauda".
נראה כי בעזרת השירה הלווייתנים מקיימים ביניהם תקשורת גם כשהם נמצאים במרחק של מספר קילומטרים זה מזה - תקשורת שמתבצעת למטרות שונות; עם זאת, רעשים תת-ימיים (לדוגמה, ממנועים של אוניות) מפריעים לצלילים לעבור במים כפי שקרה בימים עברו, ומונעת לעיתים את התקשורת בין הפרטים. הלוויתן הכחול נוהג לחדול מקריאותיו עם הפעלת סונאר במרחק מספר קילומטרים ממנו, אף כי תחום התדרים בו פועל הסונאר (1–8 קילוהרץ) גבוה בהרבה מתחום התדרים שמסוגל הלוויתן הכחול להשמיע (25–100 הרץ).
המדענים אינם יודעים בוודאות מהן מטרותיה של שירת הלווייתן; ידוע שהיא משמשת לתקשורת בין הפרטים השונים, אך לא ברור מה טיב תקשורת זו. החוקר ריצ'רדון וחוקרים נוספים שעבדו איתו העלו מספר השערות:
תפוצה, אוכלוסייה וציד.
תקופת הציד.
לא קל לצוד את הלווייתן הכחול. בשל מהירותו, ממדי גופו וכוחו הרב, הלווייתן הכחול לרוב לא היה המטרה המועדפת על ציידי הלווייתנים המוקדמים, שבמקום זאת צדו ראשתנים גדולי-ראש ולווייתנאים בני משפחת הבלניים. עם הצטמצמות אוכלוסיות מינים אלו בעקבות הציד המסיבי החלו בהדרגה הציידים לעבור לצוד לווייתני מזיפות גדולים יותר, ובפרט את הלווייתן הכחול. ציד זה התבצע בעיקר לשם השגת בשרו ששימש למאכל, שומנו שהיווה חומר בעירה טוב, והמזיפות והעצמות שמהן ניתן להכין מוצרים שונים. בשנת 1864 יצא הנורווגי סבנד פוין (Svend Foyn) לצוד לווייתן כחול כשהוא מצויד לראשונה בציוד המתאים במיוחד ללווייתן הכחול: ספינת קיטור וצלצלים שתוכננו במיוחד בשביל הלווייתנים הכחולים.
אף על פי שבתחילה היה הציד בעזרת צלצל זה מגושם ובעל אחוזי-הצלחה נמוכים, הצלצל נעשה לכלי המועדף לציד לווייתנים בכלל ולווייתן כחול בפרט. בעקבות השתכללות שיטות הציד, שיפור הצלצל והכלים והספינות שעמדו לרשות הציידים לקראת סוף המאה ה-19 הצטמצמה אוכלוסיית הלווייתן הכחול באופן דרמטי.
עם תחילת המאה ה-20 ציד הלווייתן הכחול נפוץ במהרה ברחבי כדור הארץ, ובשנת 1925 הצטרפו ארצות הברית, הממלכה המאוחדת ויפן לפעילות הציד, שהייתה עד אז מרוכזת בעיקר בנורווגיה; הם צדו את הלווייתנים בספינות קטנות יחסית ואז העבירו אותם לספינות גדולות ממדים שבהן עובדו בצורה ראשונית. בשנים 1930 ו-1931 ניצודו בשיטה זו 29,400 פרטים של לווייתן כחול באזור אנטארקטיקה והאוקיינוס הדרומי לבדם. בסוף מלחמת העולם השנייה הצטמצמה האוכלוסייה העולמית באופן משמעותי, ובשנת 1946 נתקבלה התקנה הראשונה שהגבילה את כמות הסחר הבינלאומי בלווייתן הכחול.
תקנה זו לא הייתה יעילה בשל חוסר-ההבחנה בין מיני הלווייתנאים השונים וציד לווייתנים כחולים שהציידים דימוהם למינים אחרים. לבסוף אסרה החקיקה הבינלאומית על ציד הלווייתן הכחול לחלוטין במהלך שנות ה-60, אך ציד לא חוקי מצד ברית המועצות נמשך גם במהלך שנות ה-70 ונעצר לבסוף על ידי הוועדה הבינלאומית לפיקוח על ציד לווייתנים. עד העצירה הסופית של הציד ניצודו כ-330,000 פרטים של לווייתן כחול באנטארקטיקה, 33,000 בשאר חצי הכדור הדרומי, 8,200 בצפון האוקיינוס השקט ו-7,000 בצפון האוקיינוס האטלנטי. עם סיום הציד כללה האוכלוסייה העולמית כולה פחות מ-1% ממספר הפרטים שהיא כללה מאה שנים לפני כן.
אוכלוסייה ותפוצה כיום.
החל מהחלת האיסור על ציד לווייתן הכחול מצב האוכלוסייה אינו ידוע לאשורו ואין זה ברור האם קיימת מגמת עלייה במספר הפרטים או שהאוכלוסייה נשארת יציבה. באזור אנטארקטיקה מלמדות הערכות מאומתות על עלייה גדולה יחסית במספר הפרטים החל מסיום הציד הלא-חוקי שהתקיים על ידי ברית המועצות, אך מספר הפרטים באוכלוסייה עודנו עומד על כ-1% בלבד מהאוכלוסייה המקורית. נראה כי האוכלוסיות שבקרבת איסלנד וקליפורניה הולכות וגדלות אף הן בהדרגה, אך לגידול זה אין משמעות סטטיסטית של ממש.