Se distribuye desde el sureste de Canadá, por la mitad oriental de Estados Unidos, al sur hasta el sur de Texas y noreste de México, poblaciones disjuntas en la península de Yucatán, en el norte de Guatemala y norte de Belice y del interior de Guatemala, extremo sur de Honduras al noroeste de Nicaragua.^[9]​

Esta especie es abundante en toda su distribución pero más común en el sur de Estados Unidos, donde cada parcela de bosque parece estar habitada por este nervioso y a menudo tímido residente permanente. Utiliza una amplia gama de hábitats, desde claros arbustivos y pantanos de cipreses de tierras bajas (Taxodium) hasta quebradas asfixiadas por cicutas (Tsuga) y rododendros (Rhododendron). Los requisitos de hábitat incluyen una cobertura de arbustos o maleza de moderada a densa. Habita 20 de los 23 tipos de vegetación reportados en los Estados Unidos. También se encuentra en zonas residenciales arboladas con arbustos.^[9]​ En altitudes entre el nivel del mar y 2000 m.^[1]​

El cucarachero de Carolina ha sido calificado como «preocupación menor» por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) debido a su inmensa zona de distribución y su gran población, estimada en 18 000 000 de individuos maduros.^[1]​

La presencia de mercurio en aves como por ejemplo Thryothorus ludovicianus muestra una reducción en el éxito reproductivo de en sitios contaminados con mercurio, comparado con sitios de referencia (reducción del 34%).^[10]​ La concentración de mercurio en la sangre de las hembras nidificantes predice adecuadamente el éxito de cría. Las aves que estaban anidando en los sitios contaminados tuvieron tres veces más probabilidades de abandonar sus nidos que las aves de sitios de referencia no contaminados. Una reducción del 10% del éxito de cría se correspondió con concentraciones de 0.7 µg/g de mercurio en sangre, 2.4 µg/g de mercurio en las plumas del cuerpo (3.0 µg/g en las plumas de la cola) y 0.11 µg/g de mercurio en los huevos.

La especie T. ludovicianus fue descrita por primera vez por el naturalista británico John Latham en 1790 bajo el nombre científico Sylvia ludoviciana; su localidad tipo es: «Luisiana, Estados Unidos».^[6]​

El género Thryothorus fue propuesto por el naturalista francés Louis Pierre Vieillot en 1816 como Thirothorus, corregido en la misma publicación para Thryothorus, la especie tipo definida por monotipia fue Troglodytes arundinaceus Vieillot, 1807,^[2]​ en realidad un sinónimo posterior de Sylvia ludoviciana, la presente especie.

El nombre genérico masculino Thryothorus se compone de las palabras del griego «thruon» que significa ‘caña, carrizo’ y «throuros» que significa ‘saltando, corriendo’; y el nombre de la especie «ludovicianus» deriva del latín moderno «ludovicius» y se refiere a la localidad tipo, Luisiana.^[11]​

El presente género era anteriormente conformado por numerosas especies de distribución neotropical, pero los estudios genéticos de Mann et al. (2006),^[12]​ complementados por los estudios vocales de Mann et al. (2009),^[13]​ demostraron que este género no era monofilético, por lo que sus integrantes fueron clasificadas en cuatro clados separados: el propio Thryothorus, que quedó monotípico, los géneros resucitados Pheugopedius y Thryophilus, y un nuevo género descrito Cantorchilus. Las modificaciones taxonómicas fueron aprobadas en la Propuesta N° 408-411 al Comité de Clasificación de Sudamérica (SACC).^[14]​

Las subespecies se diagnostican principalmente con base en el color y la saturación del manto y la superficie superior de las rectrices, el color del ventrum y los supercilios, y la extensión del barrado en los flancos.^[9]​

Según la clasificación AviList: The Global Avian Checklist^[15]​ se reconocen diez subespecies, con su correspondiente distribución geográfica:^[9]​

• Grupo politípico ludovicianus (norteño):
  • Thryothorus ludovicianus ludovicianus (Latham), 1790 – sureste de de Canadá (sur de Ontario, irregularmente deleste al sur de Quebec) y Este de estados Unidos (desde el sur de Wisconsin y Nueva Inglaterra al sur hasta Texas y el norte de Florida).
  • Thryothorus ludovicianus miamensis Ridgway, 1875 – península de Florida
  • Thryothorus ludovicianus nesophilus Stevenson, 1973 – isla Dog, litoral noroeste de Florida.
  • Thryothorus ludovicianus burleighi Lowery, 1940 – islas Cat, Ship y Horn, litoral de Mississippi.

• Grupo politípico berlandieri (sur de Texas, norte de México):
  • Thryothorus ludovicianus oberholseri Lowery, 1940 – suroeste de Texas y norte de México.
  • Thryothorus ludovicianus lomitensis Sennett, 1890 – Texas y extremo noreste de México (norte de Tamaulipas).
  • Thryothorus ludovicianus berlandieri Baird, 1858 – noreste de México (este de Coahuila, Nuevo León, sureoste de Tamaulipas).
  • Thryothorus ludovicianus tropicalis Lowery & Newman, 1949 – noreste de México (este de San Luis Potosí, sur de Tamaulipas).

• Grupo politípico albinucha/subfulvus (cejiblanco):
  • Thryothorus ludovicianus albinucha (Cabot), 1847 – península de Yucatán: este de México (Yucatán, Campeche excepto el suroeste, Quintana Roo), norte de Guatemala (Petén) y norte de Belice.
  • Thryothorus ludovicianus subfulvus W.D. Miller & Griscom, 1925 – centro de Guatemala, extremo sur de Honduras y oeste de Nicaragua.

• Videos, fotos y sonidos de Thryothorus ludovicianus en eBird.
• Sonidos y mapa de distribución de Thryothorus ludovicianus en xeno-canto.