Hylsnejlika växer i de centrala och sydöstra delarna av Europa och vidare österut till Kaukasus. I Sverige förekommer den i Skåne, Småland, Västergötland samt på Öland och Gotland.

Hylsnejlika växer på torr, väldränerad och kalkrik, helst måttligt hävdad mark. Den ses i stäppartade torrängar, sandstäpp och på klapperstensvallar vid havet. På alvaret hittas den på sprickrika kalkstensplatåer som täcks av ett tunt lager kalkgrus men också på torrängsryggar med enstaka enbuskar. Ibland är hylsnejlika funnen i gamla stenbrott, vägrenar, sandtag och åkerkanter.

Hylsnejlika har en tydlig expansion på Öland jämfört med tidigare inventeringar. I de två nordligaste socknarna, Böda och Högby, har många nya växtplatser tillkommit. Längs östra landborgen växer arten på flera ställen i kalkrik sand, små fragment av den ovanliga biotopen sandstäpp. Dagens många lokaler på Stora Alvaret var helt okända för Rikard Sterner. Möjligen var betestrycket förr alltför högt på alvarmarken för att vara optimalt för hylsnejlika. Samtidigt missgynnas arten av igenväxning som gör att den ettåriga arten har svårt att finna ställen att gro; en viss störning av markskiktet gör att den lättare kan etablera sig. Förr fann man hylsnejlika främst i socknarna Räpplinge och Högsrum där den än idag har goda förekomster. Jämfört med Sterner (1986) ses en antydd ökning i statistiska analyser (Telfer).

De öländska populationerna skiljer sig inte tydligt från de gotländska och skånska vilket en genetisk studie med hjälp av allozymer och frömorfologi visat (Lönn & Prentice 1990). Den stora delen av den genetiska variationen ligger i stället mellan populationerna inom regionerna, där populationer fixerats för olika allozymer. En tänkbar förklaring är en gemensam invandringshistoria och en tidigare större utbredning av hylsnejlika som sedan splittrats upp och där delpopulationerna fixerat olika genetisk variation på grund av den höga graden av självbefruktning (96–100 %).

Gammal, bofast.