巨瓣兜兰分布在中国广西西部和云南东南部至西南部等省地。在缅甸和泰国也有分布。模式标本采自缅甸。 多生于海拔1000-1800米的石灰岩岩隙积土处或多石土壤上，适宜在微碱性的土壤种植。