Zasięg występowania Trogon czarnosterny jest gatunkiem osiadłym. Jego zasięg występowania według szacunków organizacji BirdLife International obejmuje 8,52 mln km². Poszczególne podgatunki występują: T. m. eumorphus – od południowej Kolumbii do wschodniego Ekwadoru, wschodniego Peru, północnej Boliwii i większości brazylijskiej Amazonii, T. m. macroura – od środkowej Panamy (na wschód od Strefy Kanału Panamskiego) do północnej Kolumbii i skrajnie północno-zachodniej Wenezueli (zachodnia część stanu Zulia), T. m. melanurus – na wschód od Andów, od Kolumbii na wschód poprzez Wenezuelę do regionu Gujana i północno-wschodniej Brazylii (aż po stan Maranhão).
Ekologia Głównym habitatem trogona czarnosternego są nizinne i górskie wiecznie zielone lasy wilgotne, jak i ich obrzeża. Występuje także w lasach wtórnych. W Panamie od strony Karaibów w lasach namorzynowych. W Kolumbii występuje do 2200 m n.p.m. (zwykle jednak dużo niżej), a także w niewielkich pozostałościach lasów na wykarczowanych obszarach północno-zachodniej Kolumbii. W Wenezueli głównie w lasach deszczowych na wysokościach od 100 m n.p.m. na północ od Orinoko i do wysokości 1000 m n.p.m. na południe od niej. W Amazonii w górnych piętrach lasów wilgotnych, zalewowych, bagiennych, galeriowych, także na obrzeżach lasów.