Синяя мухоловка гнездится на островах Сикоку, Хоккайдо, Кюсю, Хондо. Выбирает густые заросли подлеска вблизи рек и ручьёв — кустарники, перевитые лианами, китайским лимонником и кишмишем. На материке встречается к северу среднего течения Янцзы, в Корее, Маньчжурии, Уссурийском крае. Улетает зимовать на Филиппинские островах, Борнео, Индо-Китайский полуостров.
Самцы синей мухоловки в чёрной маске, переходящей на грудь, синей шапочке и накидке. Бока серые, брюхо и подхвостье белые. Большие кроющие крыла и маховые бурые с синими или синеватыми наружными опахалами. Подкрылья сероватые с примесью синего. Средние рулевые голубые или голубоватые. Клюв — чёрный, ноги — бурые, радужина — тёмно бурая.
Самка — бурая, голова с коричневым, спинка с оливковым оттенком. Поясница, рулевые подхвостье — рыжеватые. Горло охристо-буроватое, верхняя часть груди и бока бурые, оперенье светлее к брюху и подхвостье белое. Клюв — тёмно бурый. Птица размером с воробья — длина крыла самки 86-91 мм, самца 91-97 мм. Средний вес 21,6 г.
Синяя мухоловка — признанный певец Японии и Уссурийского края. Самец поёт охотясь за насекомыми, сидя на вершине дерева либо перелетая между ветвями. Поёт до середины августа, когда умолкают другие певчие птицы. Выбирает ранее утро, вечер, днём — редко. Самки тоже поют, хотя девичья песенка уступает по красоте, силе и богатству звуков самца.
Миграционные маршруты большинства наземных птиц Восточной Азии, особенно воробьиных, остаются неизвестными, несмотря на активизацию усилий по отслеживанию. Последние исследования позволили выявить два миграционных коридора певчих птиц: материковый, соединяющий Дальний Восток России с материковой частью Юго-Восточной Азии, и островной, соединяющий Сахалин, Камчатку и Японию с Филиппинами и Индонезией.
Площадь ареала синей мухоловки 3,29 млн кв.км. Численность популяции неизвестна, но вид в 2006 году описан как редкий или редкий негнездящийся гость Малайского полуострова, Сингапура и Филиппин и редкий негнездящийся гость Суматры. Корейские орнитологи насчитали до 100 тысяч пар, оставшихся для размножения, и 2-8 тысяч особей, мигрирующих через страну.Японские орнитологи в 2009 году обнаружили до 100 тысяч гнездящихся пар и 10 тысяч особей, мигрирующих в Россию. 7 мая пролёт на самом юге Приморья. Первый прилёт в Судзухинский заповедник 15-16 мая. Осенний отлёт не прослежен. Питается насекомыми, реже — паукообразными, мелкими улитками, многоножками, во второй половине лета в меню появляются плоды растений.
Гнездо самка строит открыто на деревьях, сверху защищено от дождя. Гнездится в неглубоких дуплах, невысоко над землёй. В углублениях скал выстилает мхом. Кладка состоит из 3-5 белых яиц.