A vándorsólyom kozmopolita elterjedésű faj, amely megtalálható Európában, Ázsiában, Észak- és Dél-Amerikában, Afrikában és Ausztráliában. Nagy elterjedési területe miatt számos alfaja alakult ki. Nem vonuló, de az északi populációk kóborló egyedei télen délebbre húzódnak, míg az enyhébb éghajlaton költő állományok egyedei helyben maradnak, bár ezek is nagy területen kóborolnak. 

A vándorsólyom tartós, gyakran élethosszig tartó párkapcsolatban él. Bár elsősorban sziklafalakon, magas épületeken költ, akár a földre (például homokdűnére) is lerakhatja tojásait. Vadászatra kedveli a nyílt, szabad területeket, például a pusztákat, sztyeppéket, mocsarakat és félsivatagokat. Vadászterületének nagysága rendszerint 40 - 200 négyzetkilométer. A vándorsólyom szinte kizárólag repülő madarakra vadászik. A veréb nagyságútól a gém méretűig több száz madárfaj szerepel az „étlapján” világszerte. Emellett nagyobb, repülő rovarokat, denevéreket, egyes helyeken rágcsálókat is zsákmányolnak.Támadását általában nagyon magasról indítja. Összezárt szárnyakkal, meredek szögben, zuhanórepülésben támad, amelyet rövid, erőteljes szárnycsapásokkal gyorsít fel. Ilyenkor – mérések tanúsága szerint – akár a 400 km/órát is elérheti a zuhanó madár sebessége. Az áldozatot kisebb sebességnél egyből megragadja. Nagyobb sebesség esetén, pedig hátrafeszített, borotvaéles hátsó karmával „hasítja” végig a zsákmány hátát, általában eltörve annak gerincét. Emellett más módszerekkel is szokott vadászni. Ilyenkor a sík, vizes területek felett alacsonyan és gyorsan repülve pásztázza a vízpartot és a sekély részeket, parti madarak után kutatva. A felriadó csapatból gyakran sikeresen zsákmányol. Sokszor vadászik párban is. Téli időszakban az összeszokott párok együtt indulnak vadászni. Általában a hím magasabban kíséri a tojót, és ő támad először a felriasztott prédára. Ha az első támadás nem sikerül, akkor felváltva támadják a kiszemelt zsákmányt. Bármilyen jó vadász is azonban a vándorsólyom, csupán minden ötödik-tizedik támadása eredményes. Hazánkban leggyakoribb zsákmánya a házigalamb és a seregély, de a táplálékmaradványok és az eddigi megfigyelések alapján meggyvágó, kék cinege, fekete rigó, veréb-fajok is kedvelt prédái. Vizes élőhelyeken főleg dankasirályt, csörgő récét és pajzsoscankót ejt el. Képes elfogni a kiválóan repülő sarlósfecskét is. A szabad természetben 20 évet is élhet.