Zasięg występowania Trznadle rudogłowe są wędrowne. Gnieżdżą się na obszarze od międzyrzecza Wołgi i Uralu na wschód po Kazachstan i Ałtaj, zachodnią Mongolię i północno-zachodnie Chiny (Sinciang) i na południe po północno-wschodni Iran, Turkmenistan, północno-zachodni i wschodni Afganistan, Uzbekistan, Tadżykistan i Kirgistan. Zimują w Indiach.
W Polsce po raz pierwszy zaobserwowano go 6 października 2022 w Helu (woj. pomorskie); Komisja Faunistyczna Sekcji Ornitologicznej Polskiego Towarzystwa Zoologicznego zaakceptowała to stwierdzenie i wciągnęła trznadla rudogłowego na Listę awifauny krajowej.
Ekologia i zachowanie mały|Jaja z kolekcji muzealnej thumb|Jajo kukułki i jaja trznadla rudogłowego Środowiskiem życia są wszelkie skupiska roślin zielnych i krzewów na stepach, półpustyniach i w pustynnych oazach. Pojawiają się również na sztucznie nawadnianych obszarach rolniczych, gdzie przebywają w zakrzewieniach, wzdłuż granic pól, w gajach, na wybrzeżach kanałów, w dolinach rzek i nasadzeniach drzew służących do ochrony przed wiatrem. Żywią się ziarnem, w okresie lęgowym również bezkręgowcami.