世界上的牦牛几乎都分布在高海拔、低气压、暖季短、冷季长、严寒缺氧、饲草短缺等生态环境极端严酷的高寒高山草原地带。被称为世界屋脊的中国青藏高原及其周围的广大地带，就是世界牦牛的发源地和主要产区。以我国青藏高原为中心，围绕喜马拉雅山、帕米尔、昆仑山、天山、阿尔泰山等几大山脉自内向外延伸，其范围包括中国的西藏、新疆、青海、甘肃、四川、云南等省区，以及俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、哈萨克斯坦、尼泊尔、印度、蒙古、不丹、锡金、阿富汗等国的高山及高寒地区。中国是牦牛的主产国，牧养着l400多万头，占世界牦牛总数的92%，其中青海497万头、西藏392万头、四川387万头、甘肃105万头、新疆25万头、云南6万头。
历史上野牦牛广泛分布于青藏高原及其东部边缘地带。野牦牛分布区域现已被分割为5个较孤立的区域，包括藏南谷地（冈底斯山南坡）分布区、可可西里分布区、阿尔金山分布区、青海东南部的巴颜喀拉山和阿尼玛卿山以及甘肃南端的玛曲构成的一个分布区、祁连山分布区。近年来，随着人类活动的扩展与加剧，野牦牛的分布范围日益缩小。目前我国野牦牛大致分布于唐古拉山、昆仑山、巴颜喀拉山和祁连山等高寒奇冷、气候多变、海拔3500m-5500m的高山寒漠地带，西藏、青海、新疆、甘肃、四川等地都有分布。
中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所在执行国家科技基础专项“中国野牦牛种群动态调查及种质资源库建设”项目过程中，对现有材料数据进行全面的分析、深入保护区实地调查、发放调查问卷，建立协助观察员联系制度，多层面开展座谈会，走访一线牧人、僧人及野生动物研究和管理专家，并通过科学推算建立模型，对目前中国野牦牛遗传资源现状进行了客观评估。
