Neotoma cinerea, comumente conhecida como rato-de-cauda-espessa, é nativa da América do Norte. Sua distribuição geográfica abrange o oeste do Canadá e os Estados Unidos ocidentais, incluindo regiões como as Montanhas Rochosas, a Grande Bacia e partes do Noroeste do Pacífico. Especificamente, é encontrada na Colúmbia Britânica, Alberta, Saskatchewan, e se estende ao sul através dos estados americanos de Washington, Oregon, Idaho, Montana, Wyoming, Colorado, Utah, Nevada, Califórnia e Novo México.

O rato-de-cauda-espessa geralmente habita afloramentos rochosos, penhascos e encostas de pedregulhos dentro de florestas, matagais e regiões montanhosas. A espécie prefere ambientes com abundante cobertura rochosa e fendas para nidificação e proteção. É adaptável a uma gama de altitudes, desde florestas de baixada até zonas alpinas, sendo comumente encontrado em elevações entre 1.500 a 3.000 metros.

Neotoma cinerea é um herbívoro noturno que desempenha um papel significativo em seu ecossistema ao dispersar sementes e auxiliar no ciclo de nutrientes. Alimenta-se de uma variedade de materiais vegetais, incluindo folhas, caules, sementes e frutos. A espécie é conhecida por seu comportamento de coletar e armazenar material vegetal e outros objetos em seus ninhos, que são tipicamente localizados em fendas rochosas ou sob troncos. Esses ninhos, chamados de 'middens', podem fornecer importantes insights ecológicos sobre condições passadas de vegetação e clima.