zimowiska ciągną się od podnóży Himalajów na wschód po Nepal, północno-wschodnie Indie oraz północną Azję Południowo-Wschodnią (północna Mjanma, północny Półwysep Indochiński).
W bazie BirdLife International wymienione jest 8 państw, w których trznadla szarogłowego stwierdzano jedynie wyjątkowo: Afganistan, Bhutan, Finlandia, Niemcy, Indonezja, Kazachstan, Holandia, Wielka Brytania. 29 maja 2021 samca trznadla szarogłowego obserwowano na Helu; po zaakceptowaniu tego stwierdzenia Komisja Faunistyczna Sekcji Ornitologicznej Polskiego Towarzystwa Zoologicznego wciągnęła ten gatunek na Listę awifauny krajowej.
Ekologia i zachowanie 240px|mały|Jaja podgatunku personatus z kolekcji muzealnej Środowiskiem życia trznadli szarogłowych jest tajga, podobnie jak u wielu innych trznadli. Preferują stosunkowo wysoką i gęstą roślinność. Na Syberii często zamieszkują te najbardziej wilgotne połacie zwartego drzewostanu, jednak pojawiają się także wśród krzewów i drzew wzdłuż brzegów rzek lub zbiorników. Czasami pojawiają się w górskich lasach (zarówno iglastych, jak i liściastych). Na Ałtaju występują co najmniej do 600 m n.p.m., w Japonii – do 1500 m n.p.m. (niekiedy wyżej), w północnej Mongolii – co najmniej do 1300 m n.p.m. Zimą zapuszczają się na niżej położone tereny u podnóża gór i na nizinach.