Palearktický, takmer v celej Európe, v severnej Afrike cez Ural a Áziu a Sibír až po Japonsko.

Nemá vyhranené nároky na typ a kvalitu biotopu. Je to druh otvorenej karjiny a vyskytuje ako v pôvodných, resp. poloprírodných biotopoch (stepy, lesostepy, lúky) tak aj v kultúrnej krajine a to predovšetkým v agrobiocenózach, kde jeho populácie dosahujú najvyššiu početnosť. Ťažisko jeho výskytu sa nachádza v nížinách a pahorkatinách, ale vystupuje aj do najvyšších pohorí (napr. dá sa pozorovať aj na hrebeni Belianskych Tatier).

Na Slovensku má vidlochvost feniklový (Papilio machaon) dve až tri generácie (IV. - X.) v závislosti od nadmorskej výšky a klimatických podmienok. V posledných rokoch sa predovšetkým v nížinách tri generácie opakujú pravidelne každý rok. Živnými rastlinami húseníc sú rôzne druhy z čeľade mrkvovitých (Apiaceae) - fenikel obyčajný (Foeniculum vulgare), mrkva obyčajná (Daucus carota), angelika lesná (Angelica sylvestris), bedrovníky (Pimpinella sp.), ale aj napríklad kôpor voňavý (Anethum graveolens) alebo petržlen záhradný (Petroselinum hortense). Húsenica je veľmi pestrá a nápadná. Druh prezimuje v štádiu kukly. Zimujúca kukla má hnedosivú farbu, zatiaľ čo kukly I. a čiastočne II. generácie sú zelené.

Na Slovensku nebola sledovaná. V zahraničnej literatúre sa uvádza tzv. hilltopping - samci a samice sa stretávajú na vyvýšených bodoch terénu (vrcholky kopcov a pod.).

V súčasnej dobe je vidlochvost feniklový (Papilio machaon) rozšírený po celom území Slovenska včítane vysokých pohorí a na mnohých miestach je pomerne hojný. Vzhľadom na útlm v poľnohospodárstve po roku 1989 sa rozšíril na miesta, kde nebol dlhé roky pozorovaný. Úpadok poľnohospodárstva zo sebou priniesol zníženie používania agrochemikálií až takmer na nulovú úroveň a preto jeho stavy vzrastajú predovšetkým v kultúrnej krajine a pomerne bežne sa vyskytuje aj priamo v centrách niektorých miest.

Rozšírenie druhu do roku 1960: