Ligzdošanas areāls mērenajos platuma grādos sniedzas pāri visai Eirāzijai un Ziemeļamerikai. Ziemo Ziemeļamerikas rietumu un dienvidu daļā, Rietumeiropā un Vidusjūras reģionā, Nīlas ielejā (Āfrikā) un Āzijas dienvidu daļā. Pasaules populācija stabila.
Kopš 20. gs. 80. gadiem ligzdošanas izplatība Eiropā ievērojami paplašinājusies, areālam izplešoties gan ziemeļu, gan rietumu un dienvidu virzienā. Eiropas populācija pieaug.
Latvijā 20. gs. sākumā pelēkā pīle atzīmēta tikai kā maldu viesis. 1957. gadā Harijs Mihelsons konstatēja tās ligzdošanu Zvidzes ezerā – novēroja mātīti ar vāji lidojošiem jaunajiem putniem. 70. gadu beigās vērtēts, ka Latvijā ligzdo 200 pelēko pīļu pāru. 90. gadu sākumā populācijas vērtējums bija līdzīgs – 100–300 pāru. 2024. gadā populācija vērtēta kā 130–250 pāru liela. Ņemot vērā metodiskas atšķirības populāciju lielumu aplēsēs, populācijas pārmaiņas nav iespējams novērtēt.
No 1980.–1984. līdz 2013.–2017. gadam izplatība kopumā Latvijā nav būtiski mainījusies. Salīdzinot 2013.–2017. un 2020.–2024. gadu, konstatēts ievērojams izplatības pieaugums, taču, visticamāk, tas vismaz daļēji skaidrojams ar lielāku konstatēšanas piepūli pēdējā periodā. Mūsdienās izplatība izkliedēta visā Latvijā, bet redzama koncentrācija piejūras ezeros un Lubāna mitrājā.
Par caurceļojošo putnu kopējo skaitu un tā tendencēm trūkst informācijas. Lielākais rudens mēnešos reģistrētais skaits ir 2000 pelēkās pīles. 2023. gada 13. septembrī Nagļu dīķos tās novēroja Edgars Smislovs. Turpretī pavasarī lielākais atzīmētais skaits ir tikai 158 putni, kas 2014. gada 27. aprīlī uzskaitīti Liepājas ezerā (Ritvars Rekmanis).
2025. gada janvārī ziemojošo ūdensputnu uzskaites laikā reģistrētas 17 pelēkās pīles (trīs vietās), kas ir lielākais līdz tam uzskaitēs atzīmētais skaits. Taču kopumā ziemas mēnešos lielākais atzīmētais skaits ir 110 putni, ko 2024. gada 7. decembrī Liepājas ezera ziemeļu daļā novēroja E. Smislovs.
Ne pasaulē, ne Eiropā pelēkā pīle nav atzīta par apdraudētu sugu, bet Latvijā tā klasificēta kā gandrīz apdraudēta.
Latvijā pelēko pīli apdraud Amerikas ūdele (Neogale vison), it īpaši vietās ar lielu ligzdojošo pīļu blīvumu, un arī ligzdošanas dzīvotņu degradācija, galvenokārt atklāto salu un ezeru krastu aizaugšana ar krūmiem un niedrēm. Eiropā kopumā pie draudiem minēts arī piesārņojums, rekreācijas radītais traucējums un saindēšanās ar svinu. Suga ir jutīga pret putnu gripu, tāpēc to var apdraudēt slimības uzliesmojumi nākotnē. Lielākajā daļā Eiropas areāla suga tiek medīta, taču nomedīto putnu skaits lielākoties ir neliels.