天麻主要生长在热带、亚热带、温带及寒温带的山地地区。它的分布范围非常广泛,从新西兰和新喀里多尼亚岛一直延伸到马达加斯加。南部包括澳大利亚和新西兰,而北部则覆盖了中国东北和前苏联远东地区。这种植物在中国、印度、泰国、不丹、尼泊尔、日本、斯里兰卡、马达加斯加、澳大利亚、新西兰等国家和地区都有生长。而一些曾经属于中国的地区,如琉球群岛、小笠原群岛、加里曼丹岛、马来西亚的马来半岛等,也能找到天麻的踪影。在朝鲜、菲律宾、以及俄罗斯远东的阿穆尔州和沿海边疆区等地,天麻也有分布。然而,在非洲大陆和欧洲、美洲等地区则未发现这种植物的存在。
野生天麻主要集中在中国的四川、贵州、云南、陕西、湖北、甘肃、安徽、河南、河北、江西、湖南、广西、吉林和辽宁等省份。其中,贵州西部、四川南部及云南东北部出产的天麻,被认为是著名的地道药材,质量上乘。具体主要产区包括贵州的毕节、大方、黔西、贵定、赫章、都匀和遵义,四川的荥经、古蔺、叙永、宜宾、雷波、马边、通江、茂县、乐山、洪雅、雅安、茂汶、汶川等地,以及云南的昭通、彝良、镇雄、永善、大关、绥江、盐津和鲁甸。此外,陕西的汉中、安康、商洛,甘肃的甘南、文县、陇南,河南的西峡、卢氏、桐柏,吉林的浑江、抚松、临江、通化及安徽的岳西和霍山等地也有天麻的生长。
家种天麻的主要产区包括陕西的略阳、城固、西乡、勉县、宁强、镇安和商州,其中,略阳的天麻被认证为国家质量监督检验检疫总局地理标志,同时也是全国最大的天麻生产基地。此外,安徽的霍山、岳西和金寨,四川的通江和广元,贵州的锦屏、务川、德江、都匀和安顺,云南的昭通,湖北的鹤峰、恩施、郧西、郧县和竹山,宜昌,以及河南的西峡、桐柏和栾川,吉林的抚松和辽宁的新宾等地也大量种植家种天麻。