小熊猫主要分布于中国西南部的云南、四川和西藏等省份的横断山脉区域。其栖息地跨越喜马拉雅山脉东段至中南半岛北部，在中国境内集中于青藏高原东缘的温带森林中。云南西北部的高黎贡山、怒江流域，四川西部的大相岭、小相岭、邛崃山系，以及西藏东南部的雅鲁藏布江中下游地区是其核心分布区。

这些区域海拔通常在2200米至4800米之间，以针阔混交林、竹林及云杉冷杉林为主要植被类型。值得注意的是，小熊猫的分布范围呈岛屿化碎片趋势，除中国外，仅在缅甸、不丹、印度阿萨姆邦和尼泊尔有零星种群，中国西南地区因此成为该物种全球保护的关键区域。