Растёт по всей европейской части России, в Западной и Восточной Сибири, в горах Кавказа. На севере распространена до тундры и встречается здесь чаще берёзы повислой, на юге - уступает ей. Встречается как примесь к различным лесообразующим породам в хвойных и лиственных лесах или образует леса. Эта берёза, в отличие от берёзы повислой, выносит заболачивание почвы и произрастает в сыроватых лесах, на их опушках, на окраинах болот, на болотах и по берегам озёр. Берёза пушистая - один из самых холодостойких видов берёз. От засухи страдает. Менее светолюбива, чем берёза повислая. Часто берёза пушистая и берёза повислая растут совместно и образуют множество переходных форм.