桂姓在全國的分布主要集中於湖南、安徽、湖北等地，這三省的桂姓占桂姓總人口的67%。其次分布於江蘇、重慶、河南、江西、山東等地。湖南為桂姓第一大省，桂姓人口大約占全國桂姓總人口的36%。全國形成了以湖南為中心、向外散布的桂姓分布帶。在湖南、鄂皖南部、江蘇西南、贛粵桂大部、海南、黔渝東部、內蒙古東北、黑吉西端，桂姓占當地人口的比例一般在0.09%以上，中心地區可達0.8%以上，以上覆蓋面積約占了國土總面積的14%，居住了大約63%的桂姓人群。
桂姓的分布還與歷史上的遷徙和變遷有關。例如，部分桂姓源自於回族、滿族等少數民族改姓，這些改姓的桂姓在黑龍江、吉林、遼寧、山東等地區有分布。另外，古代有桂林郡、桂陽等地名，桂姓也可能源自於以地名為姓。