Zasięg występowania Tereny lęgowe rozciągają się na terenie wschodniej Syberii: od Irkucka, Dolnej Tunguzki i Bracka na wschód po rzekę Wiluj i Jakuck oraz na południe po Chamar-Daban (na południe od Bajkału) i Pasmo Stanowe. Prawdopodobnie obejmują również północno-wschodnią Mongolię. Ogółem granice zasięgu lęgowego są słabo poznane; północna jego granica leży w okolicach równoleżnika 65°N. Trznadle złotobrewe zimują w południowych i wschodnich Chinach, sporadycznie zalatują do Hongkongu. Według szacunków BirdLife International tereny lęgowe trznadli złotobrewych pokrywają około 2,5 mln km².
Obserwacje poza ustalonym zasięgiem występowania Często notuje się pojawienia trznadli złotobrewych poza normalnym zasięgiem. W Polsce pierwsze stwierdzenie miało miejsce 5 października 2014 w Dąbkowicach (powiat sławieński). Wcześniej w Zachodniej Palearktyce gatunek był odnotowany 9 razy: w Belgii (1), Wielkiej Brytanii (5), Holandii (1), Szwecji (1) i we Francji (1). 22 kwietnia 2018 obserwowano jednego osobnika na obszarze Sundarbanów w dystrykcie South 24 Parganas w Bengalu Zachodnim (Indie). Było to pierwsze potwierdzone stwierdzenie w Azji Południowej. W Japonii w 2018 trznadel złotobrewy miał status rzadko zalatującego;