En Estados Unidos y Canadá los cambios de la vegetación se iniciaron en 1600 con la transformación de grandes extensiones de bosques de coníferas, deciduos y mixtos, y pastizales hasta la intensificación del uso agrícola a principios de 1920. Actualmente, algunas extensiones se han vuelto a reforestar, pero la expansión urbana aumenta fragmentando el paisaje. Esta condición ha modificado el clima de la región substancialmente. A su vez, la conversión de grandes extensiones de bosques y pastizales a zonas agrícolas en Estados Unidos y Canadá, incrementaron las poblaciones de algodoncillos (Asclepias spp.) de los cuales dependen las mariposas Monarca. Sin embargo, durante la última década el aumento en la aplicación de herbicidas dirigidos a campos agrícolas con cultivos transgénicos de maíz, algodón y soya en Estados Unidos, ha disminuido drásticamente las poblaciones de algodoncillo.
Hay dos migraciones simultáneas, la del este y la del oeste.
La migración del este, incluye a las mariposas que se reproducen al este de las Montañas Rocosas desde el sur de Canadá y gran parte de Estados Unidos. Estas mariposas viajan al centro de México a los sitios de hibernación en los estados de Michoacán, y Estado de México. Los mismos individuos que llegaron a México (generación Matusalén) emprenden el viaje de regreso a Estados Unidos al principio de la primavera. Esta migración incluye más del 90% de la población de mariposas Monarca de Norte América.
La migración del oeste, incluye a las mariposas que se reproducen al oeste de las Montañas Rocosas desde el sur de Canadá y una porción de Estados Unidos. Estas mariposas viajan a varios sitios de hibernación dispersos a lo largo de la costa de California. Los mismos individuos que llegaron a California emprenden el viaje de regreso hacia el norte al principio de la primavera. Esta migración incluye menos del 10% de la población de mariposas Monarca de Norte América.
Existe evidencia de que algunas mariposas pueden intercambiar rutas y llegar del oeste a los sitios de hibernación en el centro de México. La generación migratoria vive entre 8 y 9 meses, mientras que las otras generaciones viven aproximadamente un mes.
Además de las poblaciones migratorias, existen poblaciones de mariposas Monarca que no migran. Se han localizado en el sur de Florida y a través de toda la república mexicana. La mariposa Monarca también ha sido introducida a Australia, Hawái y a otros países.
La gran mayoría de las mariposas Monarca se reproducen en Estados Unidos y Canadá. Ahí pasan dos o tres generaciones (de abril a agosto). En Canadá las mariposas Monarca viven principalmente en las provincias de Nueva Escocia, Príncipe Eduardo, New Bruswick, Ontario y Saskatchewan y en menor grado en Alberta, Quebec, Manitoba y Columbia Británica.
En Estados Unidos se han registrado en todos los estados con excepción de Alaska. Los estados menos frecuentados son los del centro de Estados Unidos: Montana, Wyoming, Colorado y Nuevo México.
La migración se inicia a mediados o finales de agosto. A México se internan durante septiembre y octubre, llegando al centro de México a principios de noviembre. Los principales estados por donde pasa la Monarca son Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas, Zacatecas, Querétaro, Aguascalientes, Guanajuato, San Luis Potosí, Hidalgo, Estado de México y Michoacán. En menor grado se han registrado en Baja California, Sonora, Chihuahua, Durango, Jalisco, Puebla, Morelos, Distrito Federal, Veracruz y Tlaxcala.
Durante la migración en México las mariposas Monarca utilizan varias áreas protegidas federales, parques nacionales (PN), Reservas de la Biosfera (RB) y Áreas de Protección de Flora y Fauna (APFF), y estatales como Zonas Especiales Sujetas a Conservación (ZSCE), Monumentos Naturales (MN), Reserva Estatal (RE), Reserva de Conservación (RC), Áreas de Uso Sustentable (AUS) como:
Los sitios de hibernación se localizan en bosques templados por arriba de los 3000 msnm. La vegetación de estas montañas está dominada por encinos (Quercus laurina, Q. acutifolia, Q. rugosa, Q. castanea, Q. obtusata, Q. salicifolia, Q. crassifolia), pinos y encinos en las pendientes bajas y bosques de pinos (Pinus pseudostrobus, P. oocarpa, P. michoacana, P. rudis, P. teocote, P. ayacahuite, P. hartwegii), de oyamel (Abies religiosa) en las partes altas. También hay cedro blanco (Cuppresus lindleyi) y junípero de montaña (Juniperus deppeana, J. monticola) y praderas de Potentilla candicans (SEMARNAT 2001). También hay campos agrícolas localizados hasta los 3000 m.
Existen cuatro regiones en donde se han registrado sitios de hibernación. Estas regiones forman una línea de aproximadamente 120 kilómetros de noroeste a sureste a lo largo del parteaguas de la cuenca del Balsas. Las cuatro regiones se incluyen dentro de 18°59'25" a 19°58'21" latitud norte y 98°41'37" a 100°49' longitud oeste.
Noroeste: Sierra de San Andrés y Sierra de Mil Cumbres en Michoacán
Norte: Cerro Altamirano en Michoacán
Centro: Sierra Chincua y Sierra del Campanario, en Michoacán y en el Estado de México. Todas estas Sierras limitan los estados de Michoacán y Estado de México.
Sureste: ladera occidental del Nevado de Toluca en el Estado de México
Una quinta región, en la ladera occidental del Popocatépetl, 10 kilómetros al sureste de Atlauta en el Estado de México, está a más de 100 kilómetros de distancia del resto de los sitios y debido a su pequeño tamaño nunca ha sido incluida en el programa de monitoreo.
Dentro de las cuatro regiones se han identificado alrededor de 22 sitios de hibernación.
Antes de esta declaratoria, hubo una evolución de decretos de áreas protegidas en la zona. Primero las Zonas de Reserva y Refugio de Fauna Silvestre en 1980 protegieron las zonas de hibernación sin especificar localidades y restringiendo las actividades extractivas solamente durante la estación de hibernación (noviembre a marzo). La Reserva Especial de la Biosfera Mariposa Monarca (16,110 ha) definió la ubicación de cinco áreas, en 1986 que más adelante se le cambio el nombre a Área Natural Protegida Mariposa Monarca en 1996.
La Reserva se extiende a lo largo de la frontera de los estados de México y Michoacán incluyendo los municipios de Temascalcingo, San José del Rincón, Donato Guerra y Villa de Allende (en el Estado de México) y de Contepec, Senguio, Angangueo, Ocampo, Zitácuaro y Áporo (en el estado de Michoacán).
El área de la reserva incluye 93 propietarios: 59 ejidos, 13 comunidades indígenas mazahuas y otomíes, y 21 pequeñas propiedades, además de propiedades estatales y federales.
El monitoreo de las poblaciones en los sitios de hibernación se inició regularmente en 1993. A pesar de congregarse en áreas relativamente pequeñas (entre media hectárea y 20 hectáreas), existen grandes dificultades para estimar las poblaciones de Monarca. Hasta el momento se ha tomado como estimación poblacional la superficie (hectáreas) ocupada por las mariposas en el mes de diciembre. La información presentada en los reportes de monitoreo es la superficie acumulada de las agregaciones de mariposas.
Durante los pasados 30 años (1993 a 2022) la superficie ocupada por las mariposas Monarca en México ha variado de 0.67 de hectárea (2013-2014) a 18 hectáreas (1996-1997). Así que millones de mariposas que ocupan más de 3 millones de kilómetros cuadrados en Estados Unidos y Canadá durante la época de reproducción se reúnen en menos de 20 hectáreas en México.
Más de 390 sitios de hibernación en California se extienden a lo largo de la costa del estado cubriendo desde San Francisco hasta Ensenada cubriendo una franja de más de 900 kilómetros. Históricamente, bosques de pino monterrey (Pinus radiata) cubrían esta región. Actualmente, han sido reemplazados por desarrollos urbanos y pequeños remanentes de bosques de eucaliptos introducidos alrededor de 1850.
A pesar del gran número de sitios, solo alrededor de 30 sitios son ocupados todos los años. El 70% de los sitios y de las mariposas se localizan entre los condados de Santa Cruz y Santa Bárbara.
Entre los sitios más importantes para la hibernación en California se identifican Monarch Grove Sanctuary, George Washington Park, Point Lobos State Reserve, Palo Colorado Canyon en Big Sur, Andrew Molera State Park, Sycamore Canyon en Pfieffer Beach, sitio privado en Big Sur, Prewitt Creek y Plaskett Creek en Pacific Valley, en el condado de Monterey.