De Oranjeoogvliegenvanger heeft een zeer beperkt en versnipperd verspreidingsgebied in de Andes van Peru, en mogelijk ook in naburige delen van Ecuador. Hij bewoont voornamelijk vochtige subtropische en montane bossen op middelhoge hoogtes.

Het vinden van de Oranjeoogvliegenvanger kan een uitdaging zijn vanwege zijn zeldzaamheid en voorkeur voor dicht bos. Zoek in de onder- en middenlagen van afgelegen bergbossen. Let op zijn opvallende oranje ogen en probeer zijn roep te herkennen, die vaak een reeks van zachte 'pip'-noten is, vergelijkbaar met andere Tolmomyias-soorten.

Als standvogel is de Oranjeoogvliegenvanger het hele jaar door aanwezig in zijn beperkte habitat. De beste observatietijden zijn de vroege ochtenduren, wanneer hij het meest actief is in zijn zoektocht naar voedsel.