Eurazja
od Półwyspu Iberyjskiego i Skandynawii po Wyspy Kurylskie i Sachalin, a także
Afryka Północna z Półwyspem Arabskim. W Polsce występuje głównie na Pomorzu,
północnej Wielkopolsce, Mazurach i Podlasiu, w Karpatach, na Polesiu Lubelskim
oraz w Sudetach. W innych częściach kraju notowane są pojedyncze stanowiska
lęgowe tej największej krajowej sowy. 
Stwierdzony w parkach narodowych: 
Pod koniec lat 90. liczebność puchacza w Polsce oszacowano na 250-300 par i rewirów lęgowych nie zawsze w pełni udokumentowanych. Największa jest populacja Pomorsko-Wielkopolska (60-70 par i rewirów), a dalej lubelska (50-55), karpacka (ok. 40) i podlaska (35-40). Ponadto pod koniec roku 1998 kilkadziesiąt osobników znajdowało się w polskich ogrodach zoologicznych, a w czterech z nich (katowicki, poznański, warszawski i bydgoski) wychowało się prawie 40 młodych puchaczy.
Zasiedla kompleksy leśnie i puszcze, najczęściej przebywa w pobliżu terenów otwartych, dużych jezior i rzek, gdzie znajdują się obfitujące w pokarm łowiska. Gnieździ się w gniazdach otwartych innych dużych ptaków, zwłaszcza ptaków drapieżnych, czapli i bocianów czarnych, także na ambonach myśliwskich, wśród skał i w obszernych dziuplach.
Niekiedy
gnieździ się na ziemi (np. na Bagnach Biebrzańskich).
Jest gatunkiem terytorialnym, jego rewir osobniczy obejmuje 10-20 km kw., czasie
lęgów jest znacznie mniejszy. Poluje na drobne ssaki, drobne i średnie ptaki,
ryby i płazy. Samice dojrzałość płciową osiągają w drugim roku życia, samiec
już w pierwszym. Wyprowadza jeden lęg w sezonie, który to lęg może być powtórzony
w tym samym roku w razie zniszczenia. Składa zwykle 2-3 jaja, które wysiaduje
samica. Sukces lęgowy w polskich populacjach wynosi ok. 50%. Młode mogą samodzielnie
polować w 22-26 tygodniu życia, a jesienią opuszczają rewir rodziców. Gatunek
osiadły.
Niegdyś wykorzystywany był do polowań, toteż nagminnie wybierano pisklęta tego ptaka z gniazd. Ponadto wiele ptaków strzelano i łowiono, co w sumie spowodowało regres populacji puchacza. W ostatnich czasach powstrzymano w Polsce ten proceder, lecz znaczna część populacji ginie na słupach i drutach linii elektrycznych, a także w wyniku innych kolizji. Puchacz w Polsce nie jest gatunkiem zagrożonym, obserwuje się nawet pewien wzrost jego notowań. Podlega ochronie gatunkowej, a prawo przewiduje dodatkowo strefową ochronę gniazd puchacza (Dz. U. nr 13 z 1995 r., poz. 61). Objęty Konwencją Waszyngtońską (Appendix II) i K. Berneńską (Appendix II), a także Dyrektywą Ptasią UE (Annex I). Szereg stanowisk lęgowych korzysta ponadto z ochrony obszarowej (np. Pieniński PN, Tatrzański PN, Gorczański PN, Stołowogórski PN, Biebrzański PN).