Voor de grijze grootoor maken Vlaanderen en Nederland deel uit van de noordgrens van het verspreidingsgebied. Uiterste grens blijkt de 53e breedtegraad te zijn. In Nederland is de soort op enkele tientallen kerkzolders waargenomen. In Vlaanderen beperken de waarnemingen zich grotendeels tot de Antwerpse en Limburgse Kempen. Naar deze zeldzame soort is tot op heden nog maar weinig onderzoek gedaan. In 2005 werden twee dieren uit een gekende kraamkolonie op een kerkzolder in Geel (Antwerpen) van een zender voorzien.