Występowanie thumb|Większość dzięciołków pozostaje w Polsce na zimę Zamieszkuje całą Europę oraz północną i środkową Azję w pasie od Uralu po Pacyfik. Ptak ten ma zatem bardzo szeroki zasięg występowania. W Europie kontynentalnej nie zasiedla jedynie większości obszaru Hiszpanii, jak również wschodnich Włoch, wyższych partii Apenin oraz Korsyki. Choć włoska populacja nie występuje równomiernie, to dzięciołki lęgną się również na południu Sardynii. Innymi regionami pozbawionymi obecności tego gatunku jest pas wybrzeża od Francji do Danii. Natomiast w Wielkiej Brytanii spotkać go można tylko na południu. Dalej na wschód zasiedla obrzeża Turcji, a areał występowania ciągnie się przez Azję północną i środkową aż za Ural do Japonii. W Afryce pojawia się tylko w północno-wschodniej Algierii i północno-zachodniej Tunezji.
W Polsce to nieliczny (lokalnie średnio liczny) ptak lęgowy niżu. W górach jego areał sięga najwyżej kilkuset metrów nad poziomem morza. Najliczniejsze populacje lęgną się w porośniętych lasami liściastymi dolinach rzek Odry i Noteci (tam jest to najliczniej spotykany dzięcioł). We wschodniej części kraju jest rzadziej spotykany, a w rozległych polskich borach jest uznawany za ptaka bardzo nielicznego.