L'ornithorynque est un animal semi-aquatique, vivant dans les petits cours d'eau sur un territoire s'étendant des hautes terres de Tasmanie (y dévastant, dit-on, des élevages de truites) et des Alpes australiennes jusqu'aux forêts pluviales tropicales du Queensland côtier aussi au loin vers le nord que le bas de la péninsule du Cap York. À l'intérieur du pays, sa distribution n'est pas bien connue : il s'est éteint en Australie du sud (à l'exception d'une population introduite sur l'île Kangourou) ainsi que dans la plus grande partie du Bassin Murray-Darling, probablement à cause d'une dégradation de la qualité de l'eau provoquée par le défrichement et l'irrigation intensifs. Sa distribution est aléatoire le long des diverses rivières côtières : il semble absent de certaines rivières relativement salubres alors qu'il se maintient dans d'autres passablement dégradées (le bas Maribynong par exemple).
Hors de l'eau, l'ornithorynque gîte dans un petit terrier étroit, de section ovale, presque toujours dans les berges, non loin du niveau de l'eau, et souvent caché par l'enchevêtrement protecteur de racines. Pour se reproduire, les femelles creusent un terrier beaucoup plus large et plus élaboré, long de 20 mètres et bloqués par des bouchons à intervalles réguliers. À l'extrémité du tunnel, les roseaux qu'elles apportent servent de nid.
À première vue, grâce à son mode de vie aquatique, en terrier et loin des zones habitées, l'ornithorynque ne semble pas en danger immédiat d'extinction : il est quand même répertorié comme vulnérable. Comme tous les animaux aquatiques, il est en effet très sensible à la pollution de l'eau.
