Klotpyrola växer på frisk eller fuktig jord. Arten återfinns i glesa, örtrika löv- och granskogar, ofta på genomsilad mark. Den anträffas också på tuvor i sumpskog, vid kanterna av fattigkärr samt i hagmarker, på renar och intill stigar, ofta tillsammans med björkpyrola Orthilia secunda. Den är karakteristisk för betesmark som anlagts på stränderna av sänkta sjöar och ses ej sällan på fuktiga, skuggiga, igenlagda åkrar.
Funnen i 1289 rutor; tidigare uppgifter från 219 rutor. Ganska vanlig längst i sydväst; i övrigt vanlig till mycket vanlig. – Ursprunglig.