Se distribuye por el sur de Europa, Oriente Medio, Asia central y meridional y a lo largo de extensas regiones de África. Se han descrito diferentes subespecies.
Se encuentra relativamente bien distribuido por la Península, donde ocupa, preferentemente, las áreas montañosas y sus inmediaciones, así como regiones más o menos abruptas. Se reconocen, al menos, seis grandes núcleos poblacionales: la Cordillera Cantábrica, Pirineos, el Sistema Central, el Sistema Ibérico y el valle del Ebro, por un lado; el oeste peninsular (Extremadura, Arribes del Duero y Sierra Morena), por otro; las sierras de Cazorla y Segura constituyen un tercer núcleo; las sierras gaditanas y malagueñas, el cuarto; el quinto lo encontramos en Baleares, y el sexto en Canarias. Falta, sin embargo, en toda Galicia, la mayor parte de Levante, el sureste, la totalidad de la Meseta sur y las áreas más llanas de la Meseta norte y el valle del Guadalquivir. En España aparecen dos subespecies, percnopterus, que ocupa Europa, África y gran parte de Asia, y majorensis, endémica del archipiélago canario.
El alimoche se comporta, mayoritariamente, como una especie estival en nuestro país, si bien las poblaciones de Baleares y Canarias son sedentarias. No obstante, algunos escasos individuos invernan en Doñana y algunas localidades de Extremadura. Los ejemplares españoles —como la mayor parte de la población del Paleártico occidental— pasan el invierno en diferentes regiones del África subsahariana, para lo cual cruzan el estrecho de Gibraltar entre mediados de julio y mediados de octubre; la vuelta a las áreas de cría tiene lugar desde principios de febrero hasta mediados de abril, con un máximo en marzo. Antes de emprender la migración posnupcial, algunos alimoches —por lo general no muy dados a las grandes concentraciones— se reúnen en dormideros comunales, donde se congregan —a veces, en números importantes— ejemplares de todas las edades. Estos dormideros se emplazan en árboles cercanos a mataderos, granjas avícolas, muladares o vertederos con abundantes recursos tróficos y se mantienen activos hasta bien entrado el verano. Algunas zonas de la Península (como el valle del Ebro o La Mancha) son núcleos de asentamiento temporal de juveniles procedentes de Francia, si bien la gran filopatria que muestra la especie (tendencia a retornar a las inmediaciones del lugar donde nacieron) impide su fijación permanente.
En Europa se estima que existen 2.900-7.200 parejas reproductoras de alimoche. En España, a tenor de los datos del último censo nacional de la especie (2008), el número de parejas se sitúa aproximadamente en las 1.400-1.500. Comparando los datos de este censo con los anteriores, se observa un ligero aumento a nivel local en ciertas comunidades autónomas. Sin embargo, se puede afirmar que, en los últimos 30 años, la tendencia general de la especie ha sido claramente negativa, como consecuencia de lo cual el alimoche ha desaparecido como reproductor en numerosas áreas de Andalucía, el centro y sureste de la Península y Galicia. Parece que se ha mantenido estable en algunas regiones abruptas con buena carga ganadera, mientras que ha descendido en áreas de vocación predominantemente agrícola, especialmente el valle del Ebro (con descensos de hasta el 70%) y Canarias, donde se estima un declive en los últimos 14 años del 68% de la población; en menor medida, la rapaz muestra un claro descenso poblacional en algunas áreas de Castilla y León y Andalucía. Con todo, la irregular calidad y cobertura territorial de los censos manejados hasta el momento hacen difícil un análisis profundo del declive sufrido en el conjunto del país.