Zamieszkują wilgotne lasy deszczowe Boliwii, Kostaryki, Brazylii, Kolumbii, Ekwadoru, Wenezueli, Surinamu, Gujany Francuskiej, Peru, Panamy, Nikaragui, żyją też na Hawajach, nie stanowiąc ich natywnej fauny.
Siedlisko tych płazów obejmuje zwrotnikowe i podzwrotnikowe wilgotne nizinne lasy deszczowe, zwrotnikowe i podzwrotnikowe zarośla na dużej wysokości, zwrotnikowe i podzwrotnikowe wilgotne tereny górskie, rzeki, mokradła słodkowodne, w tym te istniejące tylko okresowo, bagna i jeziora. Niektóre gatunki zamieszkują też sezonowo wilgotne lub zalewowe tereny trawiaste, pola uprawne, pastwiska, ogrody, plantacje, wilgotne tereny sawannowe, a także silnie zdegradowane lasy. Płazy te spotykano też w lasach u podnóża gór i na terenach skalistych. Drzewołazowate mają tendencję do bytowania na poziomie lub w pobliżu gruntu, ale także na drzewach nawet do wysokości 10 m.