W Afryce stwierdzony został w licznych krajach zwłaszcza wschodniej i południowej części kontynentu (poza tym w Kamerunie i Gwinei). W Europie jest rozpowszechniony z wyjątkiem regionu śródziemnomorskiego – na południu sięga po środkową Hiszpanię, północne Włochy, Bułgarię i południową Rosję. Północna granica zasięgu jest niejasna odkąd wyodrębniono w randze osobnego gatunku widłaka jednokłosowego Lycopodium lagopus (wcześniej nieodróżnianego, a zastępującego na północy widłaka goździstego).
W Polsce jest szeroko rozprzestrzenionym gatunkiem rodzimym. Częstszy jest na wschodzie, na wyżynach i w górach, w niektórych obszarach rzadki np. w zachodnim Mazowszu czy Pomorzu Szczecińskim. Wiele stanowisk jest historycznych; w XIX i na początku XX wieku w wielu obszarach był bardzo pospolity, a współcześnie rośnie tam rzadko (np. na Dolnym Śląsku).