Son habitat naturel se trouve dans l'hémisphère nord entre l'Espagne et le Japon. Cet insecte migrateur peut se rencontrer presque partout dans l'hémisphère nord en été, mais en hiver il réside uniquement dans les climats tempérés les plus chauds (Espagne, Portugal, Italie, Turquie, Afrique du Nord). En effet, il survit rarement à l'hiver aux latitudes plus nordiques (comme au nord des Alpes en Europe, ou au nord du Caucase en Russie, etc.). Peut-être à cause du réchauffement climatique, de jeunes spécimens précurseurs apparaissent de plus en plus tôt, même au nord de la région parisienne (mi-mars) alors qu'antérieurement nous assistions à l'arrivée plus tardive de spécimens uniquement adultes donc migrateurs. Cet insecte est considéré comme porte-bonheur dans certaines régions du Sud de la France.
Il est présent durant la saison chaude dans tous les départements de France métropolitaine.
C'est un papillon migrateur sur de longues distances. Ainsi, le 31 mai 1999, plusieurs individus se sont posés sur le ferry reliant Patras (Grèce) à Ancône (Italie). En début octobre 2013, le Moro Sphinx a été vu à plusieurs reprises à butiner des fleurs de géraniums le long de l'Attert au centre du Grand-Duché de Luxembourg et aussi en bord de la Meuse à Jambes.Les photos du Moro Sphinx butinant des fleurs de géranium ont été prises à Rosée le 12 août 2018 (Belgique)