El área de distribución principal de Xylella fastidiosa se sitúa en el continente americano, abarcando un amplio rango de latitudes, desde Canadá, en el norte, hasta Argentina, en el sur, pasando por los Estados Unidos, Méjico, Costa Rica, Venezuela, Brasil y Paraguay. Su distribución por el continente no es, sin embargo, homogénea. En algunas zonas la bacteria está tan extendida que no es posible su erradicación. En otras, sin embargo, existen restricciones ambientales aún por definir que hacen que la bacteria no muestre tendencia a expandirse. Fuera del continente americano, la presencia de la bacteria se ha confirmado en almendro y vid, en Irán, y en almendro, en Israel. En Taiwán se notificó su presencia afectando a peral.
En octubre de 2013 se detectó por primera vez en Europa, en la Región de Apulia (sur de Italia) afectando a olivo, a pesar de que hasta el momento este cultivo no había sido considerado entre sus principales hospedadores. Una vez identificada, también se ha comprobado que la bacteria ha provocado decaimiento y hojas secas en Nerium oleander (adelfa), Prunus amygdalus (almendro) y Quercus sp.
A la fecha actual, Xylella fastidiosa se ha detectado también en otras regiones de Italia (Toscana, Apulia y Lazio), en Francia (isla de Córcega, Región Provenza-Alpes-Costa Azul y Occitania), en Portugal (Zona de Oporto, Lisboa y Algarve) y en España (Baleares, Alicante y Comunidad de Madrid).
En Europa, tras confirmarse la presencia del organismo nocivo Xylella fastidiosa, se han establecido zonas demarcadas conforme al artículo 4 del Reglamento de Ejecución (UE) 2020/1201, con el fin de erradicar o contener el citado organismo nocivo.