Palearktický druh. Pôvodný areál rozšírenia je juhovýchodná Európa cez Turecko, Strednú Áziu, Čínu a východnú Sibír až po Japonsko. Vyskytuje sa aj v Etiópii a Somálsku. V druhej polovici 80. rokov minulého storočia rokov expandoval do strednej Európy kde je v súčasnej dobe hojným druhom.

Možno ho chakterizovať ako ubikvistu bez špecifických nárokov na biotop, ale je tu určitá preferencia suchších typov biotopov. Je to druh otvorenej krajiny nižších polôh a vyskytuje sa predovšetkým v agrobiocenózach (najmä lucernové polia), ruderáloch, na protipovodňových hrádzach, železničných a cestných násypoch ale aj v urbanizovanej krajine.

Na Slovensku polyvoltinný druh (V. - XI.). V prvých rokoch výskytu Colias erate na území Slovenska nebolo známe, či je tento druh schopný v našich podmienkach prezimovať a či je jeho bionómia podobná ako pri Colias crocea, ktorého húsenice nie sú schopné v našich podmienkach prezimovať a každoročne migruje do strednej Európy zo Stredomoria. Experimentálnym chovom však bolo potvrdené úspešné prezimovanie už v roku 1993 (Kalivoda). V priebehu roka má Colias erate u nás 3 - 4 generácie v závislosti od teploty a nadmorskej výšky. Tento druh v rámci svojho areálu vytvára niekoľko farebných foriem, pričom zafarbenie nominátnej formy oboch pohlaví je žlté - forma typica. Základná farba samcov varíruje od žltej až po oranžovú, u samíc sú rôzne farebné formy od bielej cez žltú až po oranžovú. Je viac ako pravdepodobné, že sa tento druh kríži aj s druhom Colias crocea a v niektorých populáciách tieto krížence prevládajú. V laboratórnych chovoch bolo získaných viacero zaujímavých foriem, ktoré by po odchyte vo voľnej prírode bolo takmer nemožné zaradiť ku Colias erate. Jedná sa predovšetkým o formu hyaloides, ktorá veľmi varíruje v základnej farbe ako i v intenzite čiernej kresby a niektoré dochované jedince boli svojim habitom takmer identické s komplexom druhov Colias hyale/Colias alfacariensis. Živnými rastlinami húseníc je lucerna siata (Medicago sativa), podkovka chochlatá (Hippocrepis comosa), ranostaj pestrý (Coronilla varia) a pravdepodobne aj niektoré druhy ďatelín (Trifolium sp.). Prezimuje v štádiu húsenice. Vývoj húseníc v neskorom jesennom období býva nerovnomerný. Prezimovanie húseníc iného ako druhého štádia nebolo doposiaľ potvrdené. Vo výnimočnom prípade počas veľmi miernych zím dokážu prezimovať i niektoré kukly, ktorých vývoj sa vplyvom ochladenia výrazne spomalí. Takéto prezimovanie bolo pozorované počas veľmi miernej zimy na prelome rokov 2006 - 2007 na strednom Považí v Novom Meste nad Váhom (Víťaz). Motýle z týchto výnimočne prezimujúcich kukiel sa liahnu skoro na jar, už v prvej polovici apríla (IV.). Je veľmi pravdepodobné, že za výnimočne priaznivých podmienok dokážu takýmto spôsobom prezimovať aj kukly žltáčika ranostajového (Colias hyale). Túto teóriu by podporoval vzácny výskyt imág tohto druhu v komplexoch protipovodňových hrádz okolo Váhu pri Novom Meste nad Váhom už v prvej tretine apríla (10.IV.2007).

Je to výborný letec ako všetky druhy rodu Colias a samce rýchlym letom nízko nad zemou patrolujú a vyhľadávajú samice. Populácie majú migračný charakter a rýchle obsadzujú nové a vhodné biotopy.

Výskyt žltáčika lucernového (Colias erate) bol na Slovensku prvý krát potvrdený v roku 1989 na juhu krajiny v okolí Nových Zámkov. V Európe sa dovtedy vyskytoval len v juhovýchodnej časti. V súčasnej dobe sa vyskytuje takmer všade v nižších polohách. Vo vysokých pohoriach sa nevyskytuje a pre tento druh predstavujú migračnú bariéru. Do nových oblastí sa šíri dolinami a údoliami riek.

Rozšírenie druhu do roku 1960: