欧洲山毛榉的分布范围从瑞典南部（以及挪威南部的一些偏僻的地方）到意大利中部，向西到法国、英格兰南部、葡萄牙北部、西班牙中部，往东到土耳其东北部，在那里与东方山毛榉混合在一起，再往东则被其取代。在巴尔干，与东方山毛榉有一些杂交种，这些杂交种被命名为Fagus x taurica。在其分布范围的南部地中海周边，它只在海拔为600－1800米的山区森林生长。尽管其通常被认为是英格兰南部原产，证据表明直到公元前4000年或者说冰河世纪的2000年后，它还没有在英格兰生长。它有可能被石器时期的人类引入，他们用其果实作为食物。山毛榉被分类为英格兰南部的本地物种，北部的非本地物种。哈里·戈德温爵士记录了铁器时期英格兰北部的本地授粉记录。
生长习性
欧洲山毛榉可适应气候和温度范围较大，并只需要很少的土壤。尽管对土壤的种类没有要求，欧洲山毛榉的生长有几个重要的条件：潮湿的空气和排水良好的土壤。它喜欢温和的沃土、石灰质或者轻酸性，因此山坡比粘土盆地更适合其生长。它可以在冬季的严寒下生存，但是容易在春季霜冻。在挪威的海洋性气候下生长良好，往北一直分布到特隆赫姆。
欧洲山毛榉山毛榉森林非常黑暗，由于阳光很难到达地面，只有很少的物种可以存活。山毛榉树苗喜欢一些树荫，在阳光充足的情况下可能生长不良。在一些砍伐过的森林里，欧洲山毛榉萌芽，然后死于过渡干燥。它们在有稀疏树叶的橡树下生长，之后迅速在高度上超过橡树，之后由于山毛榉稠密的树叶，橡树死于缺乏阳光。林农为了保证橡树的生长而将山毛榉的树苗从离地10厘米处砍去，可以制作宏伟的盆景。
山毛榉根系浅，大根向四面八方蔓延。它形成菌根，包括很多种类的真菌，包括牛肝菌属、喇叭菌属、乳菇属等。这些菌属对于从土壤吸收水分和营养非常重要。
在英国南部的林地，从卡迪根（Cardigan）到萨福克（Suffolk）有一条线，欧洲山毛榉超过了橡树和榆树，占据优势。这条线往北，橡树占了统治地位。最美的欧洲山毛榉树林之一位于比利时布鲁塞尔，称为索尼娅森林（Forêt de Soignes）。山毛榉是法国的一个重要树种，占法国森林的10%。