Die Bechsteinfledermaus ist selten. Nachweise der Art stammen hauptsächlich aus Südwestthüringen (Werratal, Grabfeld), aus den bewaldeten Höhenzügen westlich und nördlich des Thüringer Beckens (Hainich, Bleicheröder Berge, Hohe Schrecke). In Ostthüringen liegt der Verbreitungsschwerpunkt im Holzland und dem Oberland in der Nähe der oberen Saaletalsperren. Selten kommt die Art in waldarmen und landwirtschaftlich intensiv genutzten Gegenden vor.

Bechsteinfledermäuse werden im Sommer nur selten außerhalb der Wälder angetroffen. Hier besiedeln sie sowohl strukturreiche Laubmischwälder mit alten Beständen als auch von Fichten und Kiefern dominierte, strukturarme Nadelwälder. Quartiere sind Spechthöhlen oder Nistkästen.

Die Bechsteinfledermaus jagt sowohl in Bodennähe in alten strukturreichen Wäldern, in einer Höhe von 1 – 5 Metern sehr nah an der Vegetation oder sogar in der Kronenschicht des Waldes. Dabei bevorzugen sie es die Beute von beispielsweise Laub aufzusammeln. Ihre geschickte Flugweise und die damit verbundenen Fähigkeit sehr langsam zu fliegen, ermöglicht diese Art der Jagd. Dabei wird die Beute vor allem durch Raschelgeräusche wahrgenommen.

Diese Art überwintert unterirdisch, überwiegend in Kellern. Hier hängen die Tiere meist einzeln und verkriechen sich oft tief in Spalten, Klüften und Löchern, weswegen der Nachweis im Winterquartier schwerfällt. Die Tiere verlassen erst sehr spät ihre Winterquartiere.

Die Art bildet nur sehr kleine Kolonien, oft weniger als 20 Tiere. Die individuenreichste Wochenstubengesellschaft bestand aus 89 Tieren (Wasungen). Seit der Jahrtausendwende sinken die Bestände der Bechsteinfledermaus stark, was vermutlich an den steigenden Holzeinschlagsmengen liegt.