分布于中国浙江、湖北、湖南、四川东南部及贵州，江苏有栽培。生长在海拔650-1200米的杂木林中。

多脉铁木生长在中亚热带季风性气候，年平均气温12.8℃，最冷月（1月）平均气温为4℃，极端最低气温-14℃，最热月（7月）平均气温为23.6℃，极端最高气温37.3℃，年降水量1604毫米，年均相对湿度84%，年日照时数1755小时，全年无霜期288天。该区域属天然常绿阔叶林，森林覆盖率达90%以上。多脉铁木群落分布区域的海拔介于500-700米，坡度30°-35°，南坡，坡中部，地表有石块层覆盖，厚度20-30厘米，石块大小20-40厘米。土壤为发育于花岗岩的红壤土类，表层土壤（0-2米）理化性质为pH值4.6，有机碳63.2克/千克，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为145.2、21.82、187毫克/千克。

多脉铁木伴生的乔木树种有褐叶青冈、小叶栎、四照花、缺萼枫香、短尾柯、钩栲、尾叶冬青、鹿角杜鹃；灌木层主要植物有披针叶茴香、毛花连蕊茶、光叶石楠、长裂葛萝槭、红楠、三尖杉、猴欢喜、大叶冬青、秀丽槭、青榨槭；草本层植物主要有里白、黑足鳞毛蕨、麦冬、求米草、三穗薹草、瘤足蕨、江南卷柏、毛叶腹水草、大叶唐松草、延羽卵果蕨。