В России гнездовоголовый королёк обитает в большей части лесной зоны, а также в островных лесах в зонах степи и лесостепи. 5 В России его ареал доходит до Тамбовской, Пензенской, Нижегородской областей, до Южного Урала, в Западной Сибири — до 54° с. ш., до центрального и северо-восточного Алтая, Западного Саяна, хребтов Танну-Ола и Хамар-Дабан. 12 Изолированный участок ареала располагается на Кавказе. 4

В Европе к северу от средней части Западной Европы королёк гнездится практически повсеместно, где имеются подходящие биотопы. 1 К югу ареал разобщён — птица лишь местами гнездится в восточной части Пиренейского полуострова, на юго-западе Франции, в Италии, странах Балканского региона и Румынии. 1 К западу и югу от Пиренейских гор и на крайнем севере Скандинавии королёк отсутствует вовсе, на остальной территории встречается как минимум в период зимних кочёвок. 1