Das Verbreitungsgebiet des Rotluchses erstreckte sich ursprünglich vom Süden Kanadas über das gesamte Gebiet der Vereinigten Staaten bis nach Oaxaca, Mexiko. Bis heute konnte der Rotluchs dieses Verbreitungsgebiet weitgehend halten. Rotluchse kommen heute nicht mehr in einigen Teilen des mittleren Westens und des Ostens der Vereinigten Staaten vor, wo sie ihre Lebensräume auf Grund einer intensiven Landwirtschaft verloren haben. Zu den heute nicht mehr von Rotluchsen besiedelten Regionen zählen unter anderem der Süden von Minnesota, der Osten von Süd-Dakota, Teile von Iowa und Missouri. Obwohl man davon ausgeht, dass Rotluchse im Westen von New York und in Pennsylvania nicht mehr vorkommen, gab es in jüngster Zeit mehrfach bestätigte Sichtungen von Rotluchsen an der Südgrenze von New York und sogar von central New York.
Die nördliche Verbreitungsgrenze des Rotluchses ist vor allem von der Höhe bestimmt, die die Schneedecke im Winter erreichen kann. Anders als der Kanadische Luchs kommt der Rotluchs mit hohen Schneelagen nur schlecht zurecht. Ihm fehlen die großen behaarten Pranken, die für den Kanadischen Luchs charakteristisch sind. Auf einer Schneedecke laufende Rotluchse brechen daher tiefer ein als diese und sind damit in ihrer Fortbewegung bei Schnee behindert. Dort, wo sich die Verbreitungsgebiete von Kanadischem Luchs und Rotluchs überschneiden ist der Rotluchs aber nicht unbedingt seinem größeren Vetter unterlegen. In Nova Scotia konnte der Rotluchs den Kanadischen Luchs partiell verdrängen, nachdem die dortigen Nadelwälder teilweise gefällt wurden, um in landwirtschaftliche Flächen umgewandelt zu werden.
Im Nord- und Zentralmexiko lebt der Rotluchs in trockenen Buschgebieten sowie Pinien- und Eichenwäldern. Die südliche Verbreitungsgrenze erreicht er im Übergangsbereich zu den Tropen.
Rotluchse sind sehr anpassungsfähig. Sie bevorzugen Waldgebiete ohne dabei eine Präferenz für Nadel-, Laub- oder Mischwälder zu zeigen. Sie kommen jedoch außer in Waldgebieten in einem breiten Spektrum unterschiedlichster Lebensräume vor. Sie sind in den Everglades von Florida ebenso beheimatet wie in den hochgelegenen Felsregionen der Rocky Mountains, den Appalachen oder den Halbwüsten Kaliforniens. Als Revier nutzen sie auch landwirtschaftlich genutzte Flächen, wenn diese einen ausreichenden Waldbestand aufweisen oder ihnen angrenzende Sumpfgebiete oder Steinbrüche ausreichend Rückzugsmöglichkeiten bieten. Wenn dies gegeben ist, hängt die Bestandsdichte vor allem von der Anzahl potentieller Beutetiere ab. Rotluchse sind gelegentlich auch in Stadtrandgebieten zu beobachten, wenn diese an weitgehend naturbelassene Zonen angrenzen.
Das Beutespektrum des Rotluchses überschneidet sich mit dem anderer mittelgroßer Prädatoren. Untersuchungen in Maine wiesen allerdings nur eine geringe Konkurrenz zwischen Rotluchs und Koyote oder Rotfuchs nach. Die interspezifischen Revierüberschneidungen ließen kein Muster erkennen. Anders verhält es sich mit dem kanadischem Luchs. Die Nahrungskonkurrenz mit dem Rotluchs verhindert eine weitere Ausbreitung des Kanadischen Luchses nach Süden.