Осина — древесная порода северного полушария, и ее ареал охватывает почти всю Европу и Азию: крайнее распространение на севере доходит до 70°, на юге — до 23° с. ш.
Осина очень многообразна и по величине, и по быстроте роста. В крайних северных (лесотундра) и южных (степь) зонах распространения она встречается в форме кустарника, в других географических районах — как дерево II величины, однако в благоприятных условиях роста — как дерево I величины. Наибольшего распространения и лучшего роста порода достигает в полосе 53—60° с. ш., куда входит и вся территория Латвии.
В лесах Советского Союза осина распространена чрезвычайно широко — от Севера до Кавказа и от Калининграда до Владивостока. Преимущественно встречается в лесной зоне, в значительной части лесотундры (доходит до границы леса с тундрой), лесостепной зоне и горных лесах Крыма, Кавказа и Средней Азии. В степях растет в колках, заходит даже на солончаки, принимая там форму кустарника; на Кавказе поднимается до альпийских лугов. Осина образует чистые или смешанные с хвойными либо другими лиственными породами леса. Осиновые леса занимают 2,7% площади всех лесов СССР.
В Европе осина растет повсеместно в СССР и Скандинавии, причем в Норвегии и Швеции главным образом в качестве примеси к другим породам, а в Финляндии весьма часто преобладает в древостое. В средней и южной частях Западной Европы осина распространена в основном в горных лесах, а также в лесах Румынии, Югославии и Греции. В Италии она растет в горах, но в отдельных местах встречается и в долинах как порослевый лес, например в районе Тычино. Местной породой осина является также в Англии, Бельгии, Голландии, ФРГ и ГДР; в последние десятилетия в горных районах ФРГ ее вытесняют хвойные породы. Благоприятны условия для выращивания высокопродуктивных осинников в Венгрии и Польше, особенно в ее северо-восточных районах, в меньшей мере — в южной части. В Чехословакии и Югославии осина встречается сравнительно редко, главным образом в горных лесных районах и в виде примеси в хвойных насаждениях.
Осина не является местной породой на некоторых островах в западной части Средиземного моря и на самом юге Франции, Испании и Португалии. В горных лесах она распространена очень высоко над уровнем моря: например, в Баварии — до 1200 м, Альпах — до 1300 м (в Швейцарских Альпах в отдельных случаях даже до 2000 м), в восточной части Пиренеев — до 1600 м, а на Кавказе — до 1900 м. В Армении осина достигает верхнего горного пояса (2400 м) и верхней границы лесов, полосы их контакта с лугами; особенно широко встречается в Северной Армении, где чаще всего сопутствует сосне.
В Азии осина в пределах вышеупомянутых широт (23—70° с. ш.) произрастает во всей Сибири, преобладая главным образом в таежной зоне, Малой и Средней Азин, Монголии, Китае, на Дальнем Востоке и северной части Японии. Хотя на Дальнем Востоке ее распространение повсеместное, однако промышленное значение она имеет в южной части Амурской дельты, в долине реки Камчатка и частично на острове Сахалин.
В Северной Америке примерно на тех же широтах (22—69° с. ш.) осина по своим морфологическим, биологическим и экологическим качествам несколько отличается от таковой в Европе и Азин и описана как самостоятельный вид (Populus iremuloides Michx.) Самым точным ее названием на русском языке следует признать «американская осина», хотя она известна и как тополь осинообразный, канадская осина (Canadian aspen), осина (aspen), осина дрожащая (quaking aspen). В североамериканской лесохозяйственной литературе наиболее распространено название quaking aspen (дрожащая осина). Произрастает она на обширной территории от Ньюфаундленда и Новой Шотландии в Канаде до Аляски и от северной части штата Мена до штата Миннесота, а южнее — вдоль Апалачей. В нормальных условиях высота дерева 15—18 м, диаметр около 30 см. Наибольшее распространение американская осина получила в трех так называемых Озерных (Lake states) штатах США (Миннесота, Висконсина, Мичиган), где она составляет в среднем 26% покрытой лесом площади, а в штате Миннесота — даже 32%. В этих штатах промышленные леса превышают 5 млн. га и средняя высота деревьев в зависимости от условий роста колеблется в пределах 12—28 м.