Gatunek rozprzestrzeniony od krajów śródziemnomorskich po środkową część Europy, notowany poza tym z trzech południowych prowincji Szwecji oraz z Kaukazu i Azji Mniejszej. W środkowej Europie, również w Polsce, występuje wszędzie, gdzie zachowały się jeszcze stare dęby; w ubiegłym stuleciu był częściej spotykany, współcześnie w niektórych okolicach wyginął całkowicie. Kozioróg dębosz jest w Polsce objęty ochroną gatunkową. Postacie dojrzałe spotykane są od połowy maja do pierwszych dni września, a najliczniej w czerwcu. Samica składa jaja w szpary grubej kory na pniach starych żyjących dębów, w południowej części areału również na pieńkach, także innych gatunków drzew liściastych, jak wiązów — Ulmus L., buka — Fagus L., graba — Carpinus L. i grochodrzewu — Robinia pseudacacia L. Przepoczwarczenie następuje w drugiej połowie lata, ale postać dojrzała przez zimę pozostaje w komorze poczwarkowej, a na zewnątrz wychodzi wiosną lub wczesnym latem. W Polsce całkowity rozwój trwa 3-5 lat i zależy od stanowiska, warunków klimatycznych i jakości drewna.