廣泛分布於亞洲大陸,包括印度、尼泊爾、越南、中國的福建、廣西、江西、四川、雲南、香港等。在中國的海南島,雙色虎頭蜂被發現是一種蘭科植物華石斛的授粉黃蜂。 臺灣自日治時期迄今一百多年以來的昆蟲採集紀錄,從未有人發現過雙色虎頭蜂。2003年,林業試驗所趙榮台博士在台中市神岡區的蜜蜂養殖場發現、採集到多隻雙色虎頭蜂,當時沒有找到蜂窩和雄蜂,不能確定雙色虎頭蜂是否在台灣立足。2011年,嘉義大學植病醫學系助理教授宋一鑫博士於苗栗縣三義鄉發現雙色虎頭蜂之後,陸續再於銅鑼鄉、三義鄉採集到數個蜂窩。目前已知的分布範圍極為侷限,鄰近台中的海港和空港,推測是近年來意外引進台灣的外來種。2014年,該研究成果發表於國際期刊「昆蟲科學」(Journal of Insect Science)上。而2015年的觀察發現,雙色虎頭蜂已往北擴散至新竹縣橫山鄉,研究團隊探討引進的可能原因很多,主要是虎頭蜂越冬期間可長達數個月,且越冬期間蜂后幾近處於不活動的狀態,因此只要有一隻蜂后躲藏在木頭或貨物內,蜂后便可能透過人為運輸等管道而移至相隔甚遠的他處。