Występowanie mały|Samiec (Indie) Dzięcioł zielonosiwy zamieszkuje Eurazję w pasie lasów liściastych od Renu i atlantyckich wybrzeży Francji i Norwegii po Pacyfik. Uważa się, że do Europy przybył ze Wschodu dopiero w okresie polodowcowym. Zasiedlił środkową Europę, północną Francję i Półwysep Skandynawski, choć nie ma go na Półwyspie Pirenejskim i na północnym zachodzie kontynentu. Uważa się, że będzie następował stały wzrost jego areału. Europejska południowa granica występowania przechodzi przez Masyw Centralny w południowej Francji, Bałkany, wybrzeża Adriatyku i Grecję, a dalej wybrzeże Morza Czarnego, dolinę Donu, przedgórze południowego Uralu. Spotkać go też można na terenach strefy umiarkowanej Azji, gdzie ma swe żerowiska w starszych lasach liściastych i mieszanych – w południowej Syberii, na wyspie Hokkaido w Japonii, Półwyspie Koreańskim, południowo-wschodnich Chinach, południowym podnóżu Himalajów, Mjanmie i Indochinach, a izolowane stanowiska zlokalizowano w Turcji, Malezji i Indonezji (Sumatra).