大天鹅4龄时性成熟，通常在开始繁殖的前一年冬天或在春季迁徙的路上配对，对的结合较为固定，如无配偶死亡，一般可维持整个一生。通常在到达繁殖地后不久，多在2周内即开始营巢。时间多在4月末至5月初。繁殖期5-6月。
大天鹅的分布区非常广阔，而且无论是繁殖期还是越冬期，活动范围都与当年的气候因素有着密切的关系。如果气候温和，它的繁殖区域可以向北方扩展，繁殖的时间也可以提前一些；而在气温较低的年份，冬季分布于中国长江流域及附近湖泊；春季迁经华北、新疆、内蒙古而到黑龙江、蒙古人民共和国及西伯利亚等地繁殖。它的越冬区则可以到达长江流域以南的地区，寻找没有被冰封的水域，以便获取足够的食物。
国内分布：繁殖于我国北部、越冬于华中及东南沿海。
国外分布：在国外，繁殖在欧亚大陆北部及北美洲的西北部；越冬于亚洲中部、欧洲、非洲西北隅及北美洲西北的部分地区。
大天鹅由于体形巨大，羽色洁白，曾一度是人们重要的狩猎对象。由于过度狩猎和湿地被开垦，曾使大天鹅的种群数量急剧减少，在格陵兰岛繁殖的大天鹅种群，由于大肆捕猎，已经绝灭；在冰岛的繁殖种群数量也仅有5000-6000只；日本为11000只；在原苏联以前曾相当普遍，但近来也在很多地方消失了；我国的情况亦很相似，尽管过去未曾对在我国繁殖和越冬的大天鹅种群数量作过专门调查，但据关贯勋等1960年11月31日14:00-15:00，仅在洞庭湖北岸就见到23群计430只的情况可以看出，当时大天鹅在中国的种群数量还是较丰富的。但近30多年来，种群数量明显下降。据世界水禽研究局 (IWRB)1990年组织的亚洲隆冬水鸟调查，在中国仅见到大天鹅474只。
大天鹅常栖居于多蒲苇的大型湖泊中，食料较丰富的池塘、水库里也常见到它们的踪迹。一般成对活动，雏鸟孵出后一直跟随亲鸟，直到迁往越冬地。南迁时，经常组成6—20余只小群，队列呈“一”字形或“人”字形。鸣声响亮，音似“ho-ho”或“houk”。在南方，它们常和小天鹅混群，但无论是在取食或休息时都保持着成对的现象。越冬地区，大天鹅虽不是优势种，但在洞庭湖、波阳湖一带，以及长江中的沙洲上到处可见。