歐洲山毛櫸的分佈範圍從瑞典南部（以及挪威南部的一些偏僻的地方）到意大利中部，嚮西到法國、英格蘭南部、葡萄牙北部、西班牙中部，往東到土耳其東北部，在那裏與東方山毛櫸混合在一起，再往東則被其取代。在巴爾幹，與東方山毛櫸有一些雜交種，這些雜交種被命名為Fagus x taurica。在其分佈範圍的南部地中海周邊，它衹在海拔為600－1800米的山區森林生長。儘管其通常被認為是英格蘭南部原産，證據表明直到公元前4000年或者說冰河世紀的2000年後，它還沒有在英格蘭生長。它有可能被石器時期的人類引入，他們用其果實作為食物。山毛櫸被分類為英格蘭南部的本地物種，北部的非本地物種。哈裏·戈德溫爵士記錄了鐵器時期英格蘭北部的本地授粉記錄。
生長習性
歐洲山毛櫸可適應氣候和溫度範圍較大，並衹需要很少的土壤。儘管對土壤的種類沒有要求，歐洲山毛櫸的生長有幾個重要的條件：潮濕的空氣和排水良好的土壤。它喜歡溫和的沃土、石灰質或者輕酸性，因此山坡比粘土盆地更適合其生長。它可以在鼕季的嚴寒下生存，但是容易在春季霜凍。在挪威的海洋性氣候下生長良好，往北一直分佈到特隆赫姆。
歐洲山毛櫸山毛櫸森林非常黑暗，由於陽光很難到達地面，衹有很少的物種可以存活。山毛櫸樹苗喜歡一些樹蔭，在陽光充足的情況下可能生長不良。在一些砍伐過的森林裏，歐洲山毛櫸萌芽，然後死於過渡乾燥。它們在有稀疏樹葉的橡樹下生長，之後迅速在高度上超過橡樹，之後由於山毛櫸稠密的樹葉，橡樹死於缺乏陽光。林農為了保證橡樹的生長而將山毛櫸的樹苗從離地10釐米處砍去，可以製作宏偉的盆景。
山毛櫸根係淺，大根嚮四面八方蔓延。它形成菌根，包括很多種類的真菌，包括牛肝菌屬、喇叭菌屬、乳菇屬等。這些菌屬對於從土壤吸收水分和營養非常重要。
在英國南部的林地，從卡迪根（Cardigan）到薩福剋（Suffolk）有一條綫，歐洲山毛櫸超過了橡樹和榆樹，占據優勢。這條綫往北，橡樹占了統治地位。最美的歐洲山毛櫸樹林之一位於比利時布魯塞爾，稱為索尼婭森林（Forêt de Soignes）。山毛櫸是法國的一個重要樹種，占法國森林的10%。