P. iomelas có phạm vi phân bố giới hạn ở Nam Thái Bình Dương. Từ biển San Hô (gồm cả rạn san hô Great Barrier), xa nhất ở phía bắc đến Papua New Guinea, về phía đông băng qua các đảo quốc là Nouvelle-Calédonie, Vanuatu, Fiji, quần đảo Samoa, Tuamotu và quần đảo Société. Tất cả những ghi nhận về sự xuất hiện của P. iomelas ngoài phạm vi kể trên đều không hợp lệ (nhiều khả năng là nhầm lẫn với các loài Pycnochromis khác cũng có kiểu hình nâu-trắng).[3]

P. iomelas sống trên rạn san hô viền bờ ở độ sâu đến ít nhất là 35 m.[4]