Ưa đất tốt, khí hậu mát nhiều sương mù, thường phân bố ở độ cao trên 900 m. Trên thế giới có thể thấy thông ba lá phân bổ ở Ấn Độ (Assam), nam Trung Quốc (Vân Nam, cực đông nam Tây Tạng, nam Tứ Xuyên), Myanmar, Lào, Thái Lan, Việt Nam, Malaysia, Philippines (Luzon). Tại Campuchia chỉ được biết đến ở một vị trí đơn lẻ duy nhất.[1]

Nó cũng là loài cây trồng quan trọng tại một số nơi khác trên thế giới, như tại miền nam châu Phi và Nam Mỹ.[2][3]

Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, 90% diện tích thông ba lá là ở cao nguyên Langbian. Thông 3 lá mọc ở độ cao từ 1.000 đến 1.800m. Tuy nhiên, loài thông này cũng có thể mọc được ở độ cao thấp hơn từ 800 đến 1.000m trên cao nguyên Di Linh. Thông 3 lá có diện tích lớn nhất trong số các loài thông ở Việt Nam, mọc ở Hà Giang, Sơn La, Gia Lai, Công Tum,... nhưng nhiều nhất là trên cao nguyên Langbian.