Вельвичия удивительная растёт на юго-западе Анголы и в Намибии в пределах каменистой пустыни Намиб, тянущейся вдоль побережья Атлантического океана. 12

В основном область её распространения ограничена узкой береговой полосой вдоль западного побережья Африки — от окрестностей города Мосамедиш в южной части Анголы до южного тропика в Намибии. 1 Растение редко встречается далее, чем в ста километрах от берега. 1

Лишь отдельные экземпляры вельвичии встречаются во внутренних районах пустыни Намиб, поселяясь в верховьях сухих русел временных водотоков, где осадков выпадает больше. 1 Здесь после обильных дождей в широких неглубоких понижениях собирается вода и земля увлажняется на глубину 1,5–2 м. 1