Chamaerops compte deux variétés, répandues dans le Sud de l’Europe (Baléares, Italie, Sardaigne, Sicile, Espagne, Portugal) et Sud de la France, et le Nord de l’Afrique (Maroc, Algérie, Tunisie, Libye).
Chamaerops humilis est l’une des deux seules espèces de palmiers natifs d’Europe, avec Phoenix theophrasti, de Crète, également répandu en Turquie.
C'est un élément typique du faciès le plus thermophile du maquis méditerranéen.
Il pousse dans des zones sèches, sur des terrains rocailleux ou sableux, du bord de mer jusqu’à 1200 mètres d’altitude (au Maroc), dans un climat plutôt froid en hiver ; il préfère les expositions ensoleillées et est assez rustique. Il peut supporter des gelées brèves allant jusqu'à -12 °C et certaines populations naturelles sont régulièrement couvertes de neige mais il ne végète qu'à partir de 10 °C et a besoin pour prospérer de températures allant de 22 à 30 °C.
C'est le palmier dont l'aire de répartition naturelle est la plus étendue vers le nord, avec comme limites extrêmes les localités de Hyères (France) à 43° 07' N [1], et de l'île de Capraia au large de la Toscane (Italie) à 43° 04' N.
Présent dans le département de l'Aude, en France, le palmier nain est absent de la Corse et existe encore sur le littoral de la Côte d'Azur très localement, dans le Var et les Alpes-Maritimes, où il a été aussi cultivé dans le courant du XIXe siècle dans les parcs et jardins.
Il semble également avoir été rencontré à l’état sauvage dans l’île de Malte. Le palmier nain occupait d'importantes surfaces dans le Tell algérien avant la colonisation française.
Sur le plan écologique, cette espèce est très utile pour lutter contre l'érosion et la désertification car elle se régénère naturellement après les incendies en émettant de nouveaux drageons.