La reproduction est sexuée. Ce sont des animaux vivipares aplacentaires : l'œuf éclot (ovipare) dans le ventre de la femelle qui donne naissance à un seul petit d'environ 1,4 mètres tous les deux ans. Ces dernières mettent au monde leurs petits en sautant hors de l'eau..
Ses seuls prédateurs connus sont l'orque, l'homme — mais de manière plus restreinte —, et certains requins lorsque la raie manta est blessée ou trop faible pour se défendre. Dans le cas des requins, cela dépend aussi de la région car par exemple, au Mozambique, 75% des raies montrent des traces de morsures, un chiffre bien au-dessus d'autres régions dont la moyenne est plus de 5 à 10%.
Le Poisson-papillon semble être un spécialiste du nettoyage des morsures de requins sur les raies.
Une présence humaine trop importante risquent de faire fuir les raies manta des zones riches en plancton. Leur cycle de reproduction est lent, elles sont donc vulnérables à la surpêche.
Cosmopolite de toutes les eaux tropicales et subtropicales de tous les océans, (excepté la mer des Caraïbes), Atlantique, Pacifique (Hawaï, Japon, vers les îles Yap) et Indien (Mozambique, Maldives, Australie). Présent en mer Rouge, sa présence en mer Méditerranée est contestée.
On estime que 100 000 raies manta vivent près des Maldives. 900 individus vivent près d'un récif de la côte du Mozambique.
Pour l'heure, ce que l'on sait des raies manta demeure succinct. Il aura fallu attendre 2008 pour qu'une spécialiste, Andrea Marshall, propose de scinder l'espèce en deux unités : les raies manta résidentielles, plus petites, qui ne s'éloignent pas du rivage et les raies manta géantes, pélagiques et avec une distribution chevauchement la première, beaucoup plus rarement observées, leur anatomie comportant la trace résiduelle d'un aiguillon primitif mettant en lumière leur parenté avec les raies pastenague, des taches plus grandes, leur couleur,une texture de peau différente, plus contrastées et surtout une envergure plus grande de 2 à 3 m que leurs cousines des récifs, ce qui porte leur taille maximale observée à 8 m d'envergure. Cette dernière éviterait beaucoup plus le contact avec l'homme. Toujours sur la base des recherches d'Andrea Marshall, il pourrait y avoir une troisième espèce.
Cette grande raie n'est plus guère pêchée, bien que certaines zones comme l'Asie du Sud-Est soit notoire pour cette pêche, en lien avec la médecine chinoise traditionnelle où la raie manta est réputée traiter des maladies et infections du rhume jusqu'au diabète.
En revanche, sa présence est un atout touristique non négligeable, comme aux Maldives.