Мухоловка-белошейка распространена в Западной Европе на запад от Восточной Франции и к северу до 51-52°с.ш. к югу до южных оконечностей Аппенинского и Балканского полуостровов и северо-западных частей Малой Азии к востоку до Хорасанских гор. К северу до южного побережья Черного моря, Кавказа, Хорасанских гор и, предположительно, Западного Копетдага. К югу до южного побережья Малой Азии, Армянского Тавра, гор Загрос. Острова Сицилия и Готланд (Степанян,1978). В Центральной Европе за последние пять десятилетий отмечено расширение гнездового ареала на север (Glowacinski, 1974). Осваивает новые территории скачкообразно, путем образования островных популяций. В бывшем СССР: юго-запад европейской части и Кавказ известны залеты птиц этого вида в Латвию и Эстонию. В Украине гнездятся в Полесье, Лесостепи и Карпатах. При этом в южных частях ареала более многочисленна (Марисова, Талпош, 1984). На всем гнездовом ареале мухоловки-белошейки являются перелетными. Зимуют они, главным образом, в саванах тропической Африки.
Мухоловка-белошейка населяет в основном различные типы лиственных, реже смешанных хвойно-лиственных и хвойных лесов на равнинах, в предгорьях и по склонам гор, поднимаясь вверх до 1700 м над уровнем моря. Тяготеет к наиболее старым; часто разреженным участкам леса с большим количеством дуплистых деревьев, по поймам рек, у опушек вдоль просек и лесных дорог. Поселятся в старых рощах, парках, садах населенных пунктов и их окрестностей. Как исключение гнездится на отдельно стоящих старых, дуплистых деревьях, растущих на значительном удалении от массивов леса, и постройках человека (Орлов,1948; Пекло, 1987).
Может поселяться в отверстиях ствола на месте выпавшего сучка, где-нибудь поближе к вершине дерева (Голованова,1985).
В Украине в окр. г. Житомир найдена на гнездовании в разреженном участке смешанного леса с преобладанием дуба. В Киевской обл. предпочитает различные типы старых дубовых лесов с примесью березы, груши и осины, с подлеском из боярышника и лещины, с густым травостоем и папоротниками в нижнем ярусе, но гнездится также в дубово-березовых лесах без подлеска, на границах последних с ельниками в липовых с незначительной примесью березы (Пекло,1987), а также в грабово-дубовых лесах (Орлов,1948). Мухоловка–белошейка — вид-индикатор дубрав (Мищенко, 1977). В г. Киев обычно в парках, скверах и ботаническом саду АН УССР.
В Северном Подолье (Тернопольская обл.) мухоловка-белошейка является одной из характерных многочисленных птиц смешанных лесов и парковых насаждений, в том числе и городских (г.Кременец). Обычно также в грабово-дубовых и нередко сосновых высокоствольных лесах (Марисова, Холина,1959). В Харьковской обл. населяет также лиственные леса разных типов с подлеском. Отмечена в борах (Сомов,1897; Благосклонов, 1954). В Западных областях Украины поселяется по речным долинам северных и в буковых лесах южных и юго-западных склонов Украинских Карпат, поднимаясь вверх до 1000 м и выше. Гнездится спорадически в дубравах, лиственных лесах с преобладанием граба в смешанных лесах равнин, а парках, садах и в пойменных зарослях из ольхи и ивы (Кистяковский, 1950; Страутман, 1954; 1963; Пекло, 1987).
В большинстве мест гнездо ареала на территории бывшего СССР обычно, в излюбленных оптимальных биотопах, где может образовывать плотные поселения — многочисленна.
В Литве, Подмосковье, Башкирии и Северо-Западном Предкавказье — редка. Ввиду мозаичного распределения на территории ареала этого вида характерных гнездовых биотопов (старых лесов с большим количеством дуплистых деревьев или искусственных гнездовий) численность мухоловки-белошейки неравномерна, а ее распространение в некоторых местах часто носит спорадический характер (Пекло, 1987).
В Украине в течении 1967-1977 гг. на территории Житомирской области проводились исследования по определению относительной численности гнездящихся птиц. Было установлено, что мухоловка-белошейка является одним из многочисленных (от 30 до 100 особей на 100 га) гнездящихся видов этой территории (Копеин, Зрютина,1977).
На Луганщине также проводились подобные исследования. Если до развешивания дуплянок в сосновых насаждениях такие виды птиц как мухоловка-белошейка, мухоловка-пеструшка, вертишейка на гнездовье практически не встречались (не соответствовал гнездовой биотоп), то после развески численность их резко возросла и в отдельные годы мухоловка-белошейка и мухоловка — пеструшка занимали 10 — 15 % всех дуплянок.
Резко возросла и плотность птиц — дуплогнездников на 10 га сосновых насаждений при развеске искусственных гнездовий, колеблясь от 26 до 70 пар (мухоловка-белошейка, мухоловка-пеструшка, большая синица). В годы наблюдений расстояние между отдельными гнездами не превышало 10-20 м.
