Ареал мятлика луковичного выходит далеко за пределы Советского Союза. По Ашерсону и Гребнеру и Флоре СССР, он занимает вне территории СССР среднюю и западную
Европу, Северную Африку, Малую и Центральную Азию, Индию. В США мятлик луковичный завезен из Европы.
Ареал мятлика луковичного в СССР включает степную, полупустынную, пустынную и отчасти лесостепную и лесную зоны европейской и азиатской частей СССР (Карта
растительности СССР, 1939; Карта растительности европейской части СССР, 1948; Растительный покров СССР, пояснительный текст к «Геоботанической карте
СССР», 1956). В пределах своего ареала в лесной зоне мятлик луковичный распространен мало и при этом в невысокой степени обилия. Главным образом он приурочен
там к остепненным участкам. В лесостепи мятлик луковичный распространен также в небольшом обилии. В степной, полупустынной и пустынной зонах СССР во многих
фитоценозах мятлик луковичный является доминирующим растением.