Sugas ligzdošanas areāls ietver Ziemeļeiropu (līdz Igaunijai), Krievijas Eiropas daļas ziemeļus, Rietumsibīriju (uz dienvidiem līdz Kazahstānas ziemeļaustrumiem) līdz Jeņisejai, izolēta populācija arī Turcijā, Armēnijā un Gruzijā. Ziemo galvenokārt Baltijas jūrā un Rietumeiropas piekrastē, bet arī Dienvideiropā, Melnajā jūrā un Kaspijas jūrā. Pasaules populācija sarūk.
Kopš 20. gs. 80. gadiem ligzdošanas izplatība Eiropā nedaudz samazinājusies, it īpaši Skandināvijas kalnos Norvēģijā un Zviedrijā. Gan ligzdojošā, gan ziemojošā populācija Eiropā sarūk.
20. gs. pirmajā pusē tumšā pīle Latvijā bijusi parasta caurceļotāja, sastopama galvenokārt jūras piekrastē, turklāt sastopama biežāk nekā melnā pīle, vēlāk – 20. gs. 80. gados – norādīts, ka caurceļošanas laikā tumšo pīļu skaits ir mazāks nekā melno pīļu skaits. Mūsdienās caurceļojošo tumšo pīļu skaits atkal, šķiet, pārsniedz melno pīļu skaitu, taču jāņem vērā, ka netiek veiktas sistemātiskas caurceļojošo putnu uzskaites. Caurceļošanas laikā novērojama galvenokārt jūrā, taču gan pavasarī, gan rudenī reģistrēti novērojumi arī iekšzemē.
Arī ziemo galvenokārt jūrā, lai gan ir reģistrēti ziemojošu putnu novērojumi iekšzemē. Literatūrā norādīts, ka 20. gs. 70. gados ziemā neaizsalušos jūras apgabalos “sastopami atsevišķi īpatņi”, bet jau 90. gadu sākumā vērtēts, ka ziemojošā populācija ir 10 000–25 000 indivīdu liela. Taču, balstoties uz starptautisku pētījumu par Baltijas jūrā ziemojošiem putniem, aplēsts, ka 1992. gadā Latvijas ūdeņos ziemojošo tumšo pīļu skaits bija 138 586 indivīdi. Lai gan nevar izslēgt skaita svārstības, tomēr ticami, ka lielāko ietekmi uz skaita vērtējumu atšķirībām radījušas atšķirības uzskaišu metodēs un piepūlē. No krasta veiktās ziemojošo putnu uzskaites rāda, ka skaits kopš 1991. gada ir strauji palielinājies, un strauju pieaugumu 2014.–2024. gadā uzrāda arī jūrā veikto avio uzskaišu rezultāti. Svarīgākās tumšās pīles ziemošanas vietas ir Rīgas līča rietumu piekraste un Irbes šaurums.
Suga ir apdraudēta gan pasaules, gan Eiropas līmenī, taču Latvijā tā nav atzīta par apdraudētu.
Spalvu maiņas un ziemošanas vietas, ņemot vērā liela skaita putnu koncentrēšanos vienuviet, var apdraudēt naftas noplūdes un cita veida jūras piesārņojums. Sugu apdraud arī bentisko organismu, tostarp gliemju, komerciāla ieguve, turklāt putni var iet bojā zvejnieku tīklos. Ligzdošanas vietās sugu apdraud dzīvotņu degradācija dabas resursu ieguves rezultātā. Tā ir jutīga arī pret tūrisma un vēja parku radīto traucējumu. Uz salām ligzdojošos putnus apdraud Amerikas ūdele (Neogale vison). Suga ir jutīga pret putnu gripu, tāpēc to var apdraudēt šīs slimības uzliesmojumi nākotnē. Vietām suga tiek medīta.
