W Polsce pachnica dębowa jest dość szeroko rozsiedlona, zwłaszcza na ziemiach byłego zaboru pruskiego, co prawdopodobnie związane jest z dawniejszym intensywnym tworzeniem na tym obszarze zadrzewień kulturowych (np. alei przydrożnych). Liczne stanowiska gatunku znane są z województw warmińsko-mazurskiego, lubuskiego, wielkopolskiego, opolskiego, dolnośląskiego i świętokrzyskiego, z niektórych części województw pomorskiego, zachodniopomorskiego i kujawsko-pomorskiego oraz z Puszczy Białowieskiej. Dużo rzadsza jest na Podlasiu, Lubelszczyźnie i w większej części Mazowsza. Liczne, ale obecnie niepotwierdzone stanowiska podawane były z Małopolski. W województwie śląskim występuje na Granicznych Meandrach Odry
thumb|left|Aleje przydrożne są obecnie w Polsce podstawowym siedliskiem zastępczym dla pachnicy dębowej thumb|left|Pachnica dębowa Siedlisko Bezwzględnym warunkiem występowania pachnicy dębowej jest obecność odpowiedniej liczby starych, dziuplastych drzew z obszernymi próchnowiskami, będącymi jej jedynym środowiskiem życia. Silnie preferowane są drzewa rosnące w nasłonecznieniu. W pierwotnym, puszczańskim krajobrazie Europy siedliskiem pachnicy były dojrzałe, świetliste drzewostany w fazie rozpadu.