We wschodnim Atlantyku, poza wodami europejskimi, zasięg nitkodziobka sięga Południowej Afryki, natomiast w zachodnim Atlantyku występuje od Nowej Szkocji po południowe wybrzeże Brazylii, a w zachodnim Pacyfiku od południowej Japonii do południowej Australii, we wschodnim od Alaski do Chile, włączając w to Zatokę Kalifornijską. W Oceanie Indyjskim występuje na całym jego obszarze. W Morzu Śródziemnym notowany rzadko, ale z uwagi na głębinowy tryb życia może być liczniejszy niż się szacuje. Jest bardzo prawdopodobne, że ze względu na swój rozległy zasięg w morskich obszarach chronionych żyje kilka subpopulacji.
W Morzu Sargassowym małe leptocefale nitkodziobka są najliczniej występującymi larwami w sezonie rozrodczym węgorzokształtnych.
Jest rybą morską, bytującą w strefie batypelagialnej, na znacznych głębokościach – zazwyczaj 100-1000 m, ale widywana również na nieco ponad 4000 m.