Das Verbreitungsgebiet der Küstenseeschwalbe erstreckt sich von Nordeuropa über Sibirien, Nordamerika bis nach Grönland, es reicht bis in die hocharktischen Zonen. Die nördlichsten Brutorte liegen um den 83. Breitengrad. In Europa besiedelt die Küstenseeschwalbe, die Küsten von Holland und Norddeutschland, diese sind zugleich die südlichsten Brutorte, den Britischen Inseln und Skandinaviens.

 Vom der Arktis zur Antarktis

 Die Überwinterungsgebiete der Küstenseeschwalbe reichen von den Küsten Chiles und Südafrikas bis an den Rand der antarktischen Packeiszone. Somit ist die Küstenseeschwalbe, die Vogelart mit den längsten Zugwegen vom Brut- zum Überwinterungsgebiet, zieht sie doch vom Rande des nördlichen bis zum südlichen Packeises. Die sibirischen Brutvögel ziehen zuerst nach Norden ans Eismeer, dann folgen sie der Küste entlang in den Atlantik. Anschliessend folgen sie der Westküste von Europa und Afrika entlang bis über Südafrika hinaus. Die Vögel von Nordkanada und Grönland ziehen nach Südosten über den Atlantik, dabei nützen sie sich von den in diesen Zonen häufigen Westwinden aus. An den Küsten der Britischen Inseln treffen sie auf die Brutvögel von Sibirien und Nordeuropa. Im laufe eines Jahres legen Küstenseeschwalben auf ihren Wanderungen vom Brutort zu den Überwinterungsgebieten bis zu 20 000 km zurück.