Klasefibbla har troligen kommit in med tidigt jordbruk. Den kan också ha haft naturliga förekomster på kalkhällmarker och fått ökad spridning med jordbruket. Arten angavs som sällsynt i Gävletrakten 1863. Totalt är 24 gamla lokaler kända. Trots att den återfunnits på flera lokaler är det uppenbart att den minskat genom upphörande hävd och igenväxning.
Nästan alla fynd har gjorts i öppna gräsmarker i odlingslandskapet eller i gles skog och bryn mot odlad mark. Enstaka förekomster har också hittats i kulturskapade miljöer som dikes-slänter och banvallar. En förekomst finns också i en extensivt skött gräsmatta i en brukspark, en annan i gles hällmarks-tallskog bland kalkhällar. Arten har ekologiska likheter med blåsuga och slåtterfibbla.
Som följeväxter har bland annat skogsklöver, blodrot, midsommarblomster, vanlig smörblomma, ängsgröe och vitmåra antecknats. Klasefibblan blommar samtidigt med hundkäx, tjärblomster, syren och liljekonvalj.