Gatunek został spopularyzowany jako drzewo ozdobne, stając się jednym z kilku gatunków rozprzestrzenionych w Europie w związku z ekspansją turecką (obok lilaka pospolitego i ketmii syryjskiej). Z upraw kasztanowiec pospolity dziczeje, rozsiewając się zarówno na siedliskach antropogenicznych, jak i naturalnych. Zwłaszcza w zachodniej Europie gatunek łatwo dziczeje – w Anglii, północnej Francji, w Niemczech, Danii i Czechach jest często rejestrowany w lasach, rzadziej w Polsce, na Słowacji, Węgrzech i dalej w południowej i wschodniej Europie. Chociaż na rozległych obszarach Europy jest gatunkiem obcym i zadomowionym (ma status kenofita), nie jest uznawany za uciążliwy gatunek inwazyjny.
Jako gatunek introdukowany rośnie też w Ameryce Północnej, gdzie lokalnie pojawia się też jako dziczejący na wschodzie kontynentu oraz na północnym zachodzie Stanów Zjednoczonych i w Kolumbii Brytyjskiej. Uprawiany jest także m.in. w Chinach i na Nowej Zelandii.