Setophaga pensylvanica, comumente conhecida como Parulinha-de-flancos-castanhos, é nativa da América do Norte. Sua distribuição geográfica inclui partes do Canadá e dos Estados Unidos, principalmente nas regiões nordeste e central. A área de reprodução se estende desde o sul do Canadá (incluindo províncias como Ontário, Quebec e as Províncias Marítimas) até o nordeste dos Estados Unidos, alcançando ao sul até as Montanhas Apalaches.

A Parulinha-de-flancos-castanhos geralmente habita florestas decíduas e mistas, com preferência por florestas jovens em regeneração e áreas de arbustos. Esses ambientes são frequentemente caracterizados por sub-bosques densos e crescimento secundário após distúrbios como desmatamento ou desastres naturais. A espécie prospera em áreas com alta densidade de arbustos e pequenas árvores, que fornecem ampla cobertura e oportunidades de alimentação.

Em seu nicho ecológico, a Parulinha-de-flancos-castanhos se alimenta principalmente de insetos e outros pequenos invertebrados, que coleta de folhagens e galhos. É um forrageador ativo, frequentemente visto movendo-se pela vegetação densa em busca de presas. A espécie desempenha um papel no controle de populações de insetos e contribui para a biodiversidade de seu habitat. Durante a estação não reprodutiva, a ave migra para a América Central e o Caribe, onde ocupa habitats semelhantes com vegetação densa.