Где нужно расположить .d.ts-файл, чтобы глобальные объявления корректно подхватились TypeScript?

Файл .d.ts должен входить в TypeScript-программу через files/include, импорт или подключённый пакет типов. Универсальной обязательной папки для него нет.

Можно создать src/types/global.d.ts, если src охвачен tsconfig. Если файл является модулем из-за import/export, глобальные объявления помещают в declare global; иначе они останутся модульными. Проверьте также настройки types/typeRoots: они влияют на подключение пакетов типов, но не делают любой файл глобальным автоматически.