Dødningehodesvermeren er hovedsakelig en afrikansk art. Den forekommer over det meste av Afrika, i tillegg i Sør-Europa, på Kanariøyene, på Madagaskar og Seychellene. Beslektede arter lever i Asia. Den kan vandre langt og dukker av og til opp i Norge om høsten, men den er en mindre hyppig gjest enn vindelsvermeren. Den er funnet helt nord til Finnmark.