Domovom pandy červenej sú horské lesy a džungle v podhorí Himalájí v južnej Číne, Mjanmarsku, Nepále, Bhutáne a severovýchodnej Indii. Rozšírenie v severnom Laose nie je potvrdené a je skôr nepravdepodobné, lebo v záznamoch o jej tamojšom výskyte sa našlo veľa nezrovnalostí. V prírode žije asi len 16 000-20 000 jedincov. Najzápadnejšie sa vyskytuje v oblasti Annapurny v Nepále, najvýchodnejšie v pohorí Čchin-ling v čínskej provincii Šen-si. Jej rozšírenie je skôr rozdelené do subpopulácií než súvislé.
Panda červená patrí medzi najvyššie žijúce zvieratá, pretože sa bežne vyskytuje v nadmorských výškach od 2 000 m n. m, ale aj okolo 4 000 m n. m, v lete môže dosiahnuť aj snežnú čiaru vo výške 5 000 m n. m. V severovýchodnej Indii sa vyskytuje nižšie, v tropických lesoch, medzi 1 400 a 1 700 m n. m. V oblastiach výskytu pandy červenej teploty priemerne dosahujú 10 až 25 °C a zrážky 3 500 mm za rok, klíma je stabilná. Je úzko spätá so zmiešanými lesmi s opadavými aj ihličnatými stromami, najmä so starými stromami a porastmi bambusu. Zistilo sa, že väčšina pozorovaní pandy červenej bola vo vzdialenosti do 100 metrov od vodnej plochy, čo naznačuje, že prítomnosť vody v blízkosti môže byť dôležitým predpokladom pre miesto výskytu pandy červenej.