Skogsstjärna är en skogsväxt med små näringsanspråk – den växer främst i torra skogar på sur, mager mark. Den vill däremot ha ljus; i äldre granskog föredrar den gläntor, i tätare skog är den mer enstaka och blommar ofta inte. Den finns även i gles tallskog på morän och i hällmarkstallskog och växer gärna i mager barrblandskog med björk och asp eller i rena bestånd av dessa lövträd. Arten gynnas av avverkningar och bränder; den är påtaglig i successionsskogar, t.ex. glesa ungskogar, och kan bli riklig och dominerande efter röjningar på samma sätt som vitsippa Anemone nemorosa. Den kan även växa fuktigare, som längs artfattiga skogsbäckar i norra Ljustorp.
Skogsstjärna uppträder dessutom som myrväxt, främst i fattigkärr på fastmattor eller i myrkanter (nästan i mossevegetation) men inte sällan också ute på myrvidderna, på tuvor och strängar. I blöt sumpskog kan man ibland se små bestånd sitta uppe på i höga starrtuvor. På kulturmark växer arten gärna i björklundar, i bryn och i kanten av småvägar, ibland på öppna hedartade ängsbitar och gårdsbackar. Den är inte typisk i hackslått, men kan finnas på näringsutarmad mark med ljung Calluna vulgaris eller i kanter med t.ex. liljekonvalj Convallaria majalis. Den ses även i ljungdominerade vägkanter i moränområden.