Aythya marila, comumente conhecido como Pato-mergulhão-maior, é nativo de regiões do hemisfério norte. Sua distribuição geográfica inclui partes da América do Norte, Europa e Ásia. Na América do Norte, é predominantemente encontrado nas zonas de floresta boreal e tundra do Alasca e Canadá durante a estação de reprodução. Na Europa e Ásia, reproduz-se nas partes setentrionais, como Islândia, Escandinávia e a taiga russa.

O Pato-mergulhão-maior normalmente habita lagos de água doce, grandes lagoas e águas costeiras durante a época de reprodução. Esses ambientes são caracterizados por climas frios, temperados a subárticos. Durante o inverno, tende a migrar para ambientes marinhos costeiros, estuários e grandes lagos interiores que permanecem descongelados.

Aythya marila ocupa um nicho ecológico como um pato mergulhador, alimentando-se principalmente de invertebrados aquáticos, moluscos e matéria vegetal. Sua presença em ambientes tanto de água doce quanto salina demonstra sua adaptabilidade. O comportamento forrageador e as preferências alimentares do Pato-mergulhão-maior contribuem para o controle das populações de invertebrados nesses ecossistemas aquáticos. Seus hábitos migratórios também facilitam o fluxo de nutrientes entre diferentes regiões geográficas.