Come altri membri basali della famiglia dei cipressi (Cupressaceae), un tempo raggruppati sotto il nome informale "Taxodiaceae", l'Athrotaxis sembra essere un relitto di un gruppo molto più diffuso ed ecologicamente importante durante il Mesozoico. Oggi, include solo due specie, il pino a matita e il pino re Billy, presenti solo nelle regioni montuose della Tasmania.

I fossili di conifere affini, spesso attribuiti ad Athrotaxites o addirittura ad Athrotaxis stesso, rivelano che questa stirpe un tempo aveva una distribuzione molto più ampia. Questi fossili si trovano in Australia, Nuova Zelanda, Patagonia e Antartide, suggerendo un areale circumpolare nel Gondwana meridionale. Sorprendentemente, esemplari sono stati recuperati anche dall'Asia orientale e dal Nord America, indicando una presenza in entrambi gli emisferi durante il Cretaceo.

Gli ambienti di deposizione dei fossili di Athrotaxites, tipicamente fluviali e lacustri, suggeriscono una preferenza per habitat umidi e freschi lungo laghi e fiumi, molto simili a quelli occupati oggi da Athrotaxis.