Zasięg występowania Ziarnojadek brązowobrzuchy występuje na wysokości do 1500 m n.p.m. (część źródeł podaje inne wartości – do 500 m n.p.m. lub do 1400 m n.p.m. w Peru). Zamieszkuje zachodnią i centralną część Amazonii aż do wschodnich stoków Andów – południowa, centralna i wschodnia Kolumbia, południowa Wenezuela (skrajnie zachodnia część stanu Amazonas), wschodni Ekwador, Peru, północno-zachodnia Boliwia (departamenty Pando, La Paz, Beni i Cochabamba) i prawie cała zachodnia Brazylia (na południe po północno-zachodnią część stanu Mato Grosso), dalej wzdłuż rzeki Amazonki aż do jej ujścia. Ponadto wybrzeża Oceanu Atlantyckiego na północ od ujścia Amazonki (Gujana, Surinam, Gujana Francuska), aż po granicę z Wenezuelą i północno-wschodnią część brazylijskiego stanu Roraima. Jest ptakiem częściowo migrującym. Zasięg jego występowania według szacunków organizacji BirdLife International obejmuje około 5,44 mln km².