Isosorsimon alkuperäinen levinneisyysalue ulottuu Länsi-Euroopasta Keski-Siperiaan. Suomeen sitä tuotiin rehu- ja koristekasviksi. Erityisen laajalti kasvia istutettiin 1800-luvun lopulla Hämeen ja Lounais-Suomen alueella sijaitsevien kartanoiden maille.
Nykyään isosorsimoa kasvaa runsaasti Etelä-Suomen järvien ja jokien hiesu-, savi- ja liejurannoilla. Se on levinnyt viime vuosina voimakkaasti Kokemäenjoen ja Kymijoen vesistöalueilla. Yksittäisinä esiintyminä sitä on havaittu Oulun korkeudella asti.
Tulevaisuudessa isosorsimon oletetaan leviävän runsaasti, sillä Suomessa lajilla ei ole luontaisia vihollisia tai voimakkaampia kilpailijoita. Isosorsimo viihtyy erityisesti rehevähköjen säännösteltyjen järvien rantaniityillä ja on monin paikoin korvannut korte- ja sarakasvustot. Venevalkamat, uimarannat ja muut paikat, joissa ihmiset liikkuvat, ovat myös suosittuja isosorsimon esiintymispaikkoja. Laji kestää erittäin hyvin vedenpinnan vaihtelua ja on hyvä kilpailemaan kasvupaikoista.
