Amazoňan žlutohlavý se ve volné přírodě vyskytuje převážně na území Mexika. Lokální výskyt byl zjištěn především na západním pobřeží dále pak na severu Nueva Leonu, jižně přes Tamaulipas a na Oaxacu, Tobasko východně. Obývá listnaté pobřežní lesy, mangrovové porosty a vždyzelené tropické lesy v Belize, nadmořská výška nepřesahuje většinou 700m n. m.. Zdržuje se v párech, vyjímečně v menších skupinkách a to jenom v mimohnízdním období. Hnízdní v dutinách stromů od března do května, občas zalétávají na kukuřičné a ovocné plantáže. Početní stav ve volné přírodě rapidně klesá, především díky kácení lesů zemědělci, kteří hledají novou ornou půdu a také masovým odchytem ptáků v 70. letech 20. století. I v dnešní době vybírají domorodci mláďata z hnízd a pašují je přes hranice do Guayany. V Evropě je zvláště nominátní subspecie velmi oblíbena z důvod rychlé aklimatizace a v případě ochočení fixace na člověka. Cena se pohybuje pořád poměrně vysoko.