Wie viele andere, ursprünglich in Südamerika endemische Säugetiere gelangten auch die Pachyarmatheriidae im Zuge des Großen Amerikanischen Faunenaustausches nach Nordamerika. Dieser begann im Pliozän vor rund 3,5 Millionen Jahren, als sich am Isthmus von Panama eine Landbrücke zwischen den beiden Kontinentalmassen bildete. Ins Obere Pliozän und Untere Pleistozän gehören einzelne Knochenplättchen von "Pachyarmatherium" aus Costa Rica, etwa aus der Region um Buenos Aires del cantón de Palmares. Das bedeutendste Material wurde aber im südöstlichen Teil der USA geborgen. Herausragend sind dabei die Leisey Shell Pit im Hillsborough County von Florida wie auch die Fundstelle Haile 16A im Alachua County, ebenfalls Florida. Beide Lokalitäten bargen jeweils mehrere hundert Osteoderme und Panzerreste, letztere enthielt zusätzlich noch einige Elemente des Bewegungsapparates. Alle Funde werden ebenfalls zu "Pachyarmatherium" gestellt. Hinzu kommen noch einzelne weitere kleinere Fundplätze wie etwa der Kissimmee River im Okeechobee County in Florida, der zur Leisey Shell Pit benachbarte Apollo Beach und mehrere Stücke aus dem Dorchester County in South Carolina. Für alle genannten Fundstellen besteht eine Alterseinstufung im Pliozän-Pleistozän-Übergangsbereich.