Большой пёстрый дятел обитает в северной части Палеарктики — от Тихого до Атлантического океана. 5

В Африке он селится на севере Алжира и Туниса к югу до Большого Атласа, в Марокко и на Канарских островах Тенерифе и Гран-Канария. 1 В Европе распространён почти повсеместно, за исключением Ирландии, высокогорных районов, севера Скандинавии и российского Заполярья, а также степной зоны Украины и юга России. 1 В южной части Балканского полуострова и в Малой Азии встречается спорадически в гористой местности. 1

В Скандинавии, Финляндии и на Кольском полуострове встречается до границ древесной растительности, в европейской части России к северу до Соловецких островов, восточного побережья Белого моря, долины Сёмжи (полуостров Канин), низовьев Печоры, в районе Урала к северу до 67° с. ш.. 1 В Западной Сибири отмечен к северу до 66° с. ш., в долине Енисея до 68° с. ш., до северной части бассейна Нижней Тунгуски, в бассейне Лены до 65° с. ш.. 1 На Камчатке гнездится к северу примерно до 62-й параллели. 1 Населяет Сахалин, южные Курильские и японские острова Хоккайдо, Хонсю, Цусима и Тоби. 1

Большой пёстрый дятел встречается в разных типах леса, чаще всего это сосновые и смешанные леса. 2 В южных регионах и в Европе живёт в буковых и дубравах, встречается в предгорьях и в горной тайге. 2 Охотно селится в парках и садах, в пойменных лесах, перелесках в степи. 2