En Arizona, l’aire de répartition de Fraxinus velutina est centrée sur le rebord de Mogollon, du nord-ouest dans les canyons d’alimentation du Grand Canyon du sud de l’Utah et du Nevada, aux montagnes Blanches du centre-est (Arizona) fusionnant dans la même région montagneuse de l’ouest du Nouveau-Mexique, puis à la vallée du Rio Grande au sud jusqu’à trans-Pecos Texas. En Arizona et dans le nord de Sonora, on le trouve également dans les chaînes de montagnes de Sky Island, les îles du ciel Madréen, et du centre-sud de l’Arizona, dans les montagnes du désert de Sonora, et les chaînes désertiques au sud dans le nord de Sonora et tout au nord de la cordillère occidentale de la Sierra Madre de Sonora et de Chihuahua. Des populations dispersées se trouvent vers l’est à travers les régions désertiques de Chihuahua, Coahuila et Nuevo León.
En Californie, Fraxinus velutina se trouve dans le sud de la Sierra Nevada, dans les déserts de Mojave et du Colorado, et dans l’écorégion du chaparral et des forêts de Californie, avec des populations dispersées s’étendant en Basse-Californie.