L'espèce est répartit sur 5 communautés autonomes du Nord et du Nord-Est de l'Espagne où elle occupe plus de 2000 km de rivières.
Bien qu'il n'existe d’études précises, les estimations les plus récentes suggèrent que leur nombre ne dépasse pas les 500 individus.
Son aire de répartition se distingue en deux zones bien distinctes : les bassins de la Cantabrie (nord de la Navarre, Pays basque et nord-est de la province de Burgos) et le versant méditerranéen de la vallée de l'Èbre (centre et sud de la Navarre, Alava, La Rioja, Saragosse et nord la province de Burgos et de Soria).
Il vit dans des milieux aquatiques très variés : rivières, ruisseaux, lagunes et canaux. En Espagne, il manifeste une préférence pour le cours inférieur et moyen des rivières. L'habitat optimal se compose de larges rives et d’un couvert végétal dense (ronces, arbustes, roseaux, bois, frênes et aulnes) qui préservent d’anciens bosquets naturels. Ils constituent en effet d'excellents abris et abondent de proies potentielles : poissons, amphibiens, crabes et micromammifères.
Son amplitude altitudinale se situe essentiellement entre 0 et 300 m dans le versant cantabrique et entre 300 et 1 000 m en Méditerranée, mais les densités les plus élevées se trouvent à basse altitude (0-200 m) dans le versant atlantique, et à altitude moyenne (300-600 m) dans le versant méditerranéen. Il montre une préférence marquée pour les cours d'eau de taille moyenne à débit modéré.
Ce sont les affluents de l'Èbre qui abritent les densités de population les plus élevées (plus de 10 individus aux 10 km) et qui conservent les noyaux reproducteurs les plus importants. Les densités sont plus faibles dans les grands fleuves comme l'Èbre et dans les petits ruisseaux.
La présence du vison d'Europe est principalement conditionnée par le réseau trophique et la présence de refuges, qui influent eux-mêmes sur la qualité de l'eau et l'altération des berges. Le vison d'Europe évite généralement les rivières fortement polluées dont les berges sont considérablement modifiées.