Europa. I Sverige lokalt allmän upp till Västerbotten, norrut endast längs kusten. I Sörmland tämligen allmän, i vissa trakter sällsyntare – (27%). Grå ögontröst växer framför allt på skogsbilvägar och på andra öppna platser i barrskogsområden såsom upplagsplatser för virke och i grustag. Den ettåriga arten växer ibland också i betesmarker, men då oftast på fläckar av bar mineraljord. Grå ögontröst varierar starkt, särskilt i fråga om blomstorlek, förgrening och behåring, vilket kan göra den svår att skilja från hybrider med vanlig ögontröst. Detta gäller främst exemplar med stora, vita blommor. Den variabla hybriden med vanlig ögontröst är vanlig på mer eller mindre störd mark, särskilt på skogsbilvägar, där den ibland kan uppträda i stor mängd utan sällskap av föräldraarterna. I betesmark är den däremot ovanlig.