Zasięg występowania Wróble cytrynowe występują w Sahelu. Zasięg rozciąga się od Mauretanii i północnego Senegalu, z którego często przemieszcza się na południe do Gambii, na wschód. Obejmuje środkowe Mali, północną Burkinę Faso, większość Nigru (na północ po Aïr, a dalej skrajnie południową Algierię), dalej Czad (na południe po jezioro Czad, na północ po Ennedi) aż po sudańskie i erytrejskie wybrzeże Morza Czerwonego oraz Etiopię w pobliżu granicy z Dżibuti, wzdłuż rzeki Auasz. Obserwowane również w południowej Saharze Zachodniej, lecz nie stwierdzono lęgów.
Ze względu na ich nomadyczny tryb życia dokładne określenie zasięgu występowania jest trudne. W 1982 pierwszy raz odnotowano gatunek w Egipcie, a 1984 w Algierii – znaleziono wówczas kolonię lęgową w In Guezzam. Kolejne stwierdzenia pochodzą kolejno ze stycznia 2017 z Dżanatu i z lipca 2018 z Tin-Zaouten (20°23'N). Pod koniec lat 80. XX wieku północne i południowe ekstrema znanego zasięgu leżały na równoleżnikach 20°32'N (Atar, Mauretania – lęgowy) i 9°N (zachodnia Etiopia). BirdLife International (2019) szacuje zasięg występowania na 6,72 mln km².