Gatunek kosmopolityczny szeroko rozprzestrzeniony w strefie klimatu umiarkowanego na całej półkuli północnej, ale występuje także w niektórych rejonach o klimacie ciepłym, np. w Ameryce Środkowej, w Hindukuszu, czy nad Morzem Śródziemnym. Wraz z siewkami sosny jego zarodniki i grzybnia zostały przeniesione w różne inne rejony świata i obecnie pojawia się także w Australii, Nowej Zelandii, Afryce Południowej i Ameryce Południowej. W Europie Środkowej bardzo pospolity. W Polsce również bardzo pospolity.

Rośnie na ziemi w różnego typu lasach liściastych, iglastych i mieszanych, szczególnie często pod brzozą brodawkowatą. Owocniki pojawiają się od czerwca do listopada.

Zawiera muskarynę – trujący alkaloid o działaniu parasympatykomimetycznym, oraz pochodne 3-hydroksyizoksazolu, kwas ibotenowy i muscymol (panteryna C4H6N2O2). Wieland i Motzel w 1953 zidentyfikowali bufoteninę jako substancję halucynogenną, żadne późniejsze badania jednak nie potwierdziły jej obecności w muchomorach; współcześnie uważa się, że jej nie zawierają.

Głównym trującym składnikiem wbrew łacińskiej nazwie grzyba, nie jest muskaryna, lecz kwas ibotenowy. Muskaryna występuje w muchomorze czerwonym w znikomej ilości (około 0,0002%). Kwas ibotenowy jest nietrwały i podczas dekarboksylacji przechodzi w mniej szkodliwy muscymol.