Le grand murin et le petit murin exploitent des paysages diversifiés, avec des alternances de milieux ouverts, et d’espaces fermés. Elles apprécient les parcs et jardins. Les colonies occupent des bâtiments dans le nord, plutôt des grottes dans le sud. Le Petit Murin apparaît comme celui qui va préférer les grottes par rapport à son espèce jumelle (le Grand Murin), où il va cohabiter avec le Minioptère de Schreibers. Où qu’ils se trouvent, ces animaux s’accrochent à découvert, groupés en grand nombre en été (les colonies peuvent rassembler plusieurs centaines à quelques milliers d’individus), mais solitaires en hiver. Les territoires de chasse des deux espèces diffèrent un peu, puisque le Grand Murin affectionne plutôt les prairies, et le Petit Murin les sous-bois dégagés.
Le grand murin et le petit murin ont des aires de répartition qui se chevauchent. Le Petit Murin se rencontre plutôt aux abords des régions méditerranéennes, du sud de la France au nord du Maghreb, jusqu’en Turquie.