现存的大熊猫只有中国才有。但是在中国分布的范围也非常窄小。实际上它的分布地点仅限于中国陕西秦岭南坡，甘肃、四川交界的岷山，四川的邛崃山、大相岭、小相岭和大小凉山等彼此分割的6个分布区域，栖息于海拔为1400米-3600米之间的落叶阔叶林、针阔叶混交林和亚高山针叶林带的山地竹林中，总面积为29500平方公里。
每个区域又由于高山、河流或公路、耕地等人为因素的影响，再被分离成更小的单位，所以栖息地实际面积不足总面积的20%，仅有约5900平方公里。在历史上，始熊猫的化石出土于中国云南禄丰和元谋两地，地质年代约为800万年前中新世晚期。化石显示，大熊猫祖先出现在2-3百万年前的洪积纪早期。距今几十万年前是大熊猫的极盛时期，它属于剑齿象古生物群，栖息地曾覆盖了中国东部和南部的大部分地区，北达北京，南至缅甸南部和越南北部。
化石通常在海拔500-700米的温带或亚热带森林发现，后其它地区的都没存活下来，到现在，只有生活在中国境内的少量得以存活，或者还有可能就是，其它一些地区的大熊猫迁移到了中国境内得以生存下来。
大熊猫生活在海拔2600-3500米的茂密竹林里，那里常年空气稀薄，云雾缭绕，气温低于20℃。一些其他的因素也会影响野外大熊猫的分布和密度：竹子、地形、水源的分布，是否有藏身处和哺育幼仔的巢穴以及山势等。人为的干扰是现今影响大熊猫分布的主要因素。