Zasięg występowania Mrówiaczek czarnobrzuchy jest endemitem centralnej części stanu Rio de Janeiro w południowej Brazylii. Poza odłowionym holotypem od czasu odkrycia nie miała miejsca żadna pewna obserwacja; rzekome pochodzą z Guapi Açu Ecological Reserve sprzed 1994 (wtedy – 1994 – Serra do Mar Ecological Reserve).
Ekologia Holotyp złapał się w sieć w małym, odizolowanym i silnie zmienionym przez człowieka zadrzewieniu na wysokości około 20 metrów. W żołądku jednego osobnika znaleziono stawonogi. Ptak był widywany w stadach mieszanych żerujących około 2 m nad ziemią. Brak informacji o lęgach. Ptak, który posłużył za holotyp, w momencie odłowienia (początek lipca) był poza kondycją rozrodczą.
Status zagrożenia Zanim mrówiaczek czarnobrzuchy został uznany przez IUCN za odmianę mrówiaczka szarobocznego, był klasyfikowany jako gatunek krytycznie zagrożony wyginięciem (CR, Critically Endangered). W 1988, czyli wkrótce po pierwszym opisie gatunku, mrówiaczkowi temu nadano status najmniejszej troski. Od roku 1994 IUCN klasyfikowała ptaka jako narażonego (VU,