Его родиной считаются Южная Европа, Юго-Западная Азия и Северная Африка. Ещё в глубокой древности эти птицы были приручены человеком, в результате были выведены так называемые домашние голуби (Columba livia var. domestica). Во времена Великих открытий человек перевозил с собой всё своё имущество, в том числе и голубей. Впоследствии одичавшие голуби (Columba livia var. urbana) широко распространились в мире и стали синантро?пами, привычными обитателями больших городов и сельскохозяйственных ферм.

В дикой природе сизый голубь обычно селится на прибрежных скалах, в горных ущельях либо вдоль обрывистых берегов рек, часто поблизости от зарослей кустарника или сельскохозяйственных угодий. Их полудомашние потомки легко адаптировались к жизни возле человеческого жилья, поскольку каменные постройки напоминают природные места обитания, а пищевые отходы служат надёжной кормовой базой в любое время года. Несмотря на раннее одомашнивание и различные условия обитания, дикие сизые голуби и их городские сородичи свободно скрещиваются друг с другом, что, по мнению орнитологов, может привести к деградации и постепенному вымиранию первых. В природе птицы обычно живут не более трёх-пяти лет, при разведении в домашних условиях часто доживают до 15-летнего возраста, а отдельные особи и до 35 лет. Народные названия птицы - сизак, сизарь. В разговорной речи часто употребляются слова «гуля», «гулька» (отсюда поговорка «с гулькин нос», то есть очень мало).

Природный ареал сизого голубя занимает центральные и южные районы Евразии от Атлантики до долины Енисея, горного Алтая, Тянь-Шаня, восточной Индии и Мьянмы, а также Африку севернее Сенегала, Дарфура и побережья Аденского залива. В пределах бывшего СССР северные границы природного ареала - юг России и Украины, приблизительно до 48-49° с. ш. и южнее. В Европе поднимается до 54° с. ш., на Енисее до 55° с. ш., вблизи жилища человека обитает и много севернее, например, в Дудинке (69° с. ш.). За пределами материка распространён на островах Средиземного моря, Британских, Фарерских и Канарских островах, Лакшадвипе и Шри-Ланке. В Европейской части России изначально встречался лишь на побережье Азовского моря, по правому берегу Дона, Северном Кавказе и в Поволжье. Полудомашние популяции распространились почти по всему миру, поднимаясь в гораздо более холодные широты и концентрируясь вблизи жилья человека. На другие материки птицы были сознательно интродуцированы человеком - например, известно, что на американский континент голуби попали благодаря французам: колонисты завезли их в Новую Шотландию в 1606 году.

Биотопы обычно связаны со скалами, чаще всего на морском побережье, но также и в горах (в Гималаях достигая альпийского пояса - 4000 м и выше). Предпочтение отдаёт открытым пространствам, в том числе степным и пустынным регионам (в последних селится в оазисах). Синантропные популяции селятся в нишах и в углублениях каменных и деревянных построек, занимая в первую очередь малодоступные или редко посещаемые человеком места. Как правило, оседлый вид, хотя в высокогорных районах птицы совершают незначительные вертикальные кочёвки, в холодное время года опускаясь в долины. Численность диких птиц относительно небольшая и имеет тенденцию к понижению, хотя, по мнению специалистов, она пока не достигла сколько-нибудь угрожающих размеров.

Сизый голубь питается преимущественно растительными кормами: семенами, ягодами, плодами фруктовых деревьев.

В местах проживания человека легко приспосабливается к употреблению в пищу пищевых отбросов и бросового зерна (пшеницы, ячменя, кукурузы и др.). Изредка употребляет в пищу насекомых. В целом по сравнению с другими видами он достаточно неприхотлив в выборе источника пропитания - орнитологи обнаружили у него лишь 37 вкусовых почек (нервных окончаний, рецепторов вкуса), тогда как у человека их около 10 тыс. Конкретные предпочтения зависят от доступности на данной территории - так, одно исследование, проведённое в сельской местности в США, показало, что рацион птиц на 92 % состоял из кукурузных зёрен, 3,2 % овса, 3,7 % черешни, а также небольшого количества семян горца, вяза, ячменя и сумаха. Примечателен способ, каким голуби пьют воду - они втягивают её в себя, как из соломинки, в то время как подавляющее большинство птиц захватывает клювом несколько капель и затем запрокидывает голову, давая жидкости скатиться в горло.

Кормится в одиночку либо группами, как правило утром и во второй половине дня, иногда совершая дальние перелёты в 10-50 км от ночлега к местам кормёжки. В дикой природе находит себе пропитание в зарослях кустарника. Охотно посещает людные места, железнодорожные насыпи, свалки, элеваторы, животноводческие фермы. Голуби собираются целыми стаями возле домов тех людей, которые их подкармливают. Довольно точно представляют время кормёжки, к которому следует прилетать (если кормить их систематически в одно и тоже время). Если рядом есть вода, то они могут сидеть на крыше с утра до вечера, ожидая подачки. Во время кормёжки предпочитают сначала поедать кусочки покрупнее. Так, если разбросать миску пшеничной крупы и через минуту неподалеку бросить миску пшеницы, то стая перелетит на пшеницу. Во время кормления некоторые особи могут подходить довольно близко, бегая друг у друга по головам и заползая чуть ли не на руки кормящему.