В Европейской России гнездится везде, где есть лесная растительность — от северных границ тайги до дельты Волги. Изолированный участок ареала, населенный отдельным подвидом, существует на Кавказе. Ареал обитания в гнездовое время и зимой одинаков. Часть взрослых птиц, возможно, ведет оседлый образ жизни. Молодые птицы в послегнездовое время широко кочуют; при неурожае семян хвойных деревьев совершают кочевки и большинство взрослых птиц.
В гнездовое время дятлы обитают в различных типах леса: в таежной зоне предпочитают спелые смешанные леса с участием осины, на юге — дубравы. Весной и летом питаются беспозвоночными; собирают их со стволов и земли, обдирают кору с пораженных вредителями деревьев, иногда раскапывают муравейники. Зимой подавляющее большинство птиц переходит на питание семенами хвойных деревьев, преимущественно сосны и ели. В это время концентрируются в лесах с участием хвойных пород.
Плотность зимнего населения дятлов на отдельных территориях очень сильно колеблется от года к году. Так, в таежной зоне максимальные показатели обилия в среднем по хвойным и смешанным лесам могут достигать 30–40 ос./км2, а на юге лесной зоны, в лесостепных и степных лесах 50–70 ос./км2. В годы же низкой численности дятлы могут вообще отсутствовать даже в характерных биотопах, или быть редкими (с обилием менее 1 ос./км2). При этом плотность населения на конкретных территориях в годы с хорошим урожаем семян не всегда бывает высокой. По-видимому, перераспределение дятлов зависит от ситуации в ареале в целом, и при обилии семян на обширных территориях локальная плотность населения может и не увеличиваться. Вероятно, совершать кочевки в поисках корма большой пестрый дятел может не только осенью, но и в течение зимы. Так, плотность населения в лесных массивах может заметно увеличиться в середине или к концу зимнего сезона. Найдя территорию, где на деревьях есть хороший запас шишек, дятлы занимают постоянные участки и охраняют их от других особей.
По данным программы «PARUS», численность больших пестрых дятлов на территории Европейской России в последние десятилетия обнаруживает тенденцию снижения. Количество дятлов уменьшалось в первую очередь за счет территорий тайги и подтаежных лесов, где важнейшими местообитаниями служат леса с преобладанием ели. Там, где значительные площади занимают сосняки, и дятлы держатся в основном в них, снижения численности не наблюдали.
По расчетам, основанным на показателях плотности населения и площади хвойных и смешанных лесов, зимняя численность большого пестрого дятла на территории Европейской России (без Кавказа) в период с 2010 по 2020 г. составляла около 4,9 млн. особей. В предыдущие 2 десятилетия — 2000–2009 и 1988–1999 гг. — эти показатели составляли 5,4 и 7,2 млн. особей соответственно. По данным, собранным в ходе подготовки Атласа гнездящихся птиц Европейской России, гнездовую численность в последние полтора десятилетия можно оценить примерно в 3 млн. пар.
