Występowanie Pseudomysz malutka jest australijskim endemitem. Ma nieciągły zasięg występowania, została stwierdzona w Tasmanii, Wiktorii, Nowej Południowej Walii i Queenslandzie. Obecnie większość populacji skupia się wzdłuż wybrzeży środkowej i południowej Nowej Południowej Walii, w głębi lądu występuje tylko w okolicy Parkes. Historycznie znanych było 11 metapopulacji, w 2006 istniało ich 6–8. Badania genetyczne dowodzą, że gryzonie z kontynentu tworzyły w przeszłości jedną populację, a szczątki subfosylne wskazują, że zasięg gatunku znacznie zmalał po zasiedleniu Australii przez Europejczyków.
Gryzoń ten występuje na wybrzeżach i do 100 km w głąb lądu, od poziomu morza do około 900 m n.p.m. Preferuje gleby o grubej warstwie wierzchniej i miękkim podłożu, sprzyjające kopaniu nor, takie jak krzemionkowe gleby bielicowe, gliny piaszczyste, piaski gliniaste i wydmy. Na wybór miejsca mogą wpływać także inne czynniki, jak nachylenie czy nasłonecznienie. Pseudomysz malutka zamieszkuje wrzosowiska, otwarte tereny lesiste i porośnięte wydmy piaszczyste. Ze względu na dietę gryzonia, miejsca występowania cechuje zwykle duża różnorodność flory, szczególnie bylin strączkowych.