Występowanie W sezonie lęgowym zamieszkuje Eurazję pomiędzy 25º a 68º szerokości geograficznej – od północnej, środkowej i wschodniej Europy przez Syberię i tereny na południe od niej aż do Morza Beringa, Morza Ochockiego i północnej części Morza Japońskiego, a także Azję Środkową, Kaukaz, północny Iran, Afganistan, Pakistan i zachodnie Himalaje, Tybet i Chiny oraz Japonię. Zimuje w południowej Azji od południowego Iranu po Indie, Mjanmę, Indochiny i południowo-wschodnie Chiny. Stopniowo rozprzestrzenia się ze swych leśnych stanowisk we wschodniej Europie i Syberii w kierunku zachodnim. W regionach górskich, południowej Europie aż po środkowe Chiny populacje są izolowane.
W Polsce nieliczny ptak lęgowy, lokalnie (w dolinach dużych rzek i na wybrzeżu) średnio liczny Według skali przyjętej przez autorów, dla okresu lęgowego nieliczny oznacza zagęszczenie 1–10 par na , a średnio liczny – 10–100 par na .. Według szacunków Monitoringu Pospolitych Ptaków Lęgowych, w latach 2013–2018 krajowa populacja dziwonii liczyła 32–59 tysięcy par lęgowych. Spotykana jest w całej Polsce, w tym w niższych górach, choć rozmieszczenie jest bardzo nierównomierne i przeważnie związane z wodą – głównie w dolinach dużych i mniejszych rzek, wokół jezior i stawów hodowlanych, np. na wybrzeżu Bałtyku, Mazurach i Lubelszczyźnie.