白头蝰主要分布在我国，我国种群占全球种群的80％，分布范围虽然广泛，但极为罕见，主要分布于云南、贵州、四川、陕西、甘肃、广西、安徽、江西、浙江、福建、湖北、湖南。国外分布于缅甸北部与越南北部。
据近来报道，广东省（韶关、梅州）也有白头蝰分布。在甘肃省白头蝰主要分布在文县，且文县是其分布的北缘地带。1992～1994年，姚崇勇等对甘肃白水江国家级自然保护区的两栖爬行动物进行调查，发现铁楼、上丹堡有白头蝰分布。但自1994年后在甘肃再未发现白头蝰。受WWF世界自然基金会的资助，“寻找甘肃文县的白头蝰”项目组于2009年4～5月及7～8月，在甘肃文县进行了2次寻找白头蝰的野外调查工作，但受各种因素的影响，均未获得白头蝰的活体标本。
