黄花蒿喜温暖、阳光，忌水浸，不耐荫蔽。光照对青蒿素含量的影响较大，对土壤质地及pH值要求不严，pH 值5.4-5.7对叶片产量及青蒿素含量无大的影响，但性喜开阔向阳的湿润环境，宜排水良好、微偏酸性的少宿根性草本植物的黄壤、冲积土和紫色土。
黄花蒿遍及中国全境;东半部省区分布在海拔1500m以下地区，西北及西南省区分布在2000-3000m地区，西藏分布在3650m地区;生境适应性强，中国东部、南部省区生长在路旁、荒地、山坡、林缘等处;其他省区还生长在草原、森林草原、干河谷、半荒漠及砾质坡地等，也见于盐渍化的土壤上，局部地区可成为植物群落的优势种或主要伴生种。
广布于欧洲、亚洲的温带、寒温带及亚热带地区，在欧洲的中部、东部、南部及亚洲北部、中部、东部最多，向南延伸分布到地中海及非洲北部，亚洲南部、西南部各国;另外还从亚洲北部迁入北美洲、并广布于加拿大及美国。模式标本采自苏联西伯利亚地区。
