Storbladmagnolia er en temmelig sjelden plante som vokser på næringsrik og jevnt fuktig jord 150–300 moh. Utbredelsen til arten i snever betydning omfatter delstatene Alabama, Arkansas, Georgia, Kentucky, Louisiana, Mississippi, Nord-Carolina, Ohio, Sør-Carolina, Tennessee og Virginia. Utenfor dette området finnes to litt avvikende varieteter: var. i nordvestlige Florida og var. i tåkeskogene i Mexico. De blir av og til regnet som selvstendige arter.