Astrophytum ornatum ist der südlichste Vertreter dieser Gattung. Das Verbreitungsgebiet erstreckt sich über die mexikanischen Bundesstaaten Hidalgo, Queretaro und Guanajuato. Die Art wurde im Jahr 1828 von Professor Auguste Pyrame DE CANDOLLE als Echinocactus ornatus beschrieben.
Die heimatlichen Habitate sind steile teilweise unzugängliche Bergregionen sowie die Schluchten und Seitentäler des Rio Moctezuma. Wärme und Kalk sind wichtig für das Gedeihen dieser Art.