白颊长臂猿为越南、老挝、泰国三国交界地区的特有种，分布区非常狭窄，种的分布总面积可能不及800平方千米。在中国云南仅见于西双版纳的江城、建水、勐腊和绿春黄连山。国外见于越南北部红河流域马江以西和老挝北部湄公河以东。

白颊长臂猿为严格的树栖动物，栖息的海拔高度通常不超过900米。