Jest to ptak ciepłolubny, toteż wraz z zanikiem lasów gatunek ten zanikał w obrębie pierwotnego areału w okresie lodowcowym. Zachowały się w tym okresie populacje na Półwyspie Pirenejskim i w południowo-wschodniej Europie. Gdy nastąpiło ocieplenie klimatu, populacje wschodnie zaczęły rozprzestrzeniać się na północny zachód tak, że zasiedliły swoje pierwotne obszary lęgowe. W XX wieku znów zaczęło dochodzić do ubywania liczebności dzięciołów średnich w zachodniej i środkowej Europie. Przyczyną jest wycinanie starych lasów liściastych np. łęgów, zastępowanych borami sosnowymi i świerkowymi, podobnie jak u innych dzięciołowatych. Dzięcioł traci nie tyle miejsca gniazdowania, ale środowisko liściastych drzewostanów, do którego jest przystosowany.
W Polsce nieliczny ptak lęgowy; lokalnie bywa średnio liczny Według skali przyjętej przez autorów, dla okresu lęgowego nieliczny oznacza zagęszczenie 1–10 par na 100 km², a średnio liczny – 10–100 par na 100 km².. W latach 2008–2012 jego liczebność na terenie kraju szacowano na 18–23 tysięcy par, a w latach 2013–2018 na 20–36 tysięcy par. Jest dużo mniej pospolity niż dzięcioł duży. Spotkać go można w całym kraju, prócz wyższych gór (na Podtatrzu do 600 m n.p.m., a w Sudetach do 400 m n.p.m.), ale tylko tam, gdzie występują odpowiednie drzewostany.