Cerca de 50-100 relâmpagos ocorrem no mundo a cada segundo, o que equivale a cerca de 5 a 10 milhões por dia ou cerca de 1 a 3 bilhões porano. Apesar do fato de que a maior parte da superfície de nosso planetaestar coberta por água, menos de 10% do total de relâmpagos ocorrem nosoceanos, devido à dificuldade destes responderem às variações de temperatura ao longo do dia, o relevo menos acidentado e a menor concentração de aerossóis comparado à superfície dos continentes. Relâmpagos ocorrem predominantemente no verão, devido ao maior aquecimento solar, embora ocorram em qualquer período do ano. Em médias latitudes, relâmpagos já foram registrados em dias com temperaturas tão baixas quanto -10° C. A distribuição global de relâmpagos foi pela primeira vez estimada com base em observações feitas ao longo das décadas de 40 e 50, do número de dias de tempestade que ocorrem por ano em um dado local, também conhecido como índice ceráunico.

Dias de tempestade são definidos como aqueles em que um observador, num dado local, registra a ocorrência de trovão. A partir das observações do número de dias de tempestade por ano, a densidade anual de relâmpagos nuvem-solo pode ser estimada de forma aproximada através de uma fórmula empírica obtida por estudos realizados em diversas partesdo mundo, incluindo o Brasil. Recentemente, a distribuição global de relâmpagos tem sido obtida através de observações feitas com sensores ópticos a bordo de satélites. A densidade de relâmpagos por ano obtida apartir de observações feitas por satélite após 1995 é, contudo, restritas a latitudes inferiores a 50°, devido à órbita do satélite, e tendem a representar a densidade total de relâmpagos, visto que o sensora bordo do satélite não é capaz de discriminar os diferentes tipos de relâmpagos. Assim como para o índice ceráunico, a densidade de relâmpagos nuvem-solo pode ser estimada a partir das observações de satélite.

As observações de satélite confirmam que a maioria dos relâmpagos ocorre sobre os continentes e em regiões tropicais. De um modo geral, sabe-se que as principais regiões de ocorrência de relâmpagos são a região central da África, o sul da Ásia e a região sul dos Estados Unidos no hemisfério norte, e o Brasil (exceto pela região nordeste), a região norte da Argentina, o sul da África, a ilha de Madagascar, a Indonésia e a região norte da Austrália no hemisfério sul. Em alguns pontos destas regiões, como Uganda e a ilha de Java, a densidade de relâmpagos por ano atinge valores próximos àqueles registrados no famosoedifício "Empire State" em Nova York, que com seus 410 metros de alturaé atingido em média por cerca de 20 relâmpagos por ano, a maioria relâmpagos solo-nuvem. Relâmpagos são raros em regiões de altas latitudes geográficas (latitudes maiores que 60°), devido ao ar ser muito frio, e em regiões desérticas, onde não há umidade suficiente paraa formação das nuvens de tempestade.

O Brasil, devido a sua grande extensão territorial e ao fato de estarpróximo do equador geográfico, é um dos países de maior ocorrência de relâmpagos no mundo. Estima-se, com base em dados de satélite, que cercade 60 milhões de relâmpagos nuvem-solo atinjam o solo brasileiro por ano, ou seja, cerca de dois relâmpagos por segundo. Isto equivale a uma média de aproximadamente 7 relâmpagos por quilômetro quadrado por ano.

Estudos recentes têm mostrado que a ocorrência de relâmpagos tem aumentado significativamente sobre grandes áreas urbanas em relação às áreas vizinhas. Acredita-se que este efeito esteja relacionado ao maior grau de poluição sobre estas regiões e ao fenômeno conhecido como "ilha de calor", aquecimento provocado pela alteração do tipo de solo e a presença de prédios e elementos que alteram a temperatura local.