Vitstjälksmöja växer i havsvikar, fjärdar och sund, vanligen på djupt vatten, 0,5–2,5 meter. Främst hör den hemma på något utsatta, svallade stränder med grusiga eller steniga bottnar; den saknas däremot ofta på finare sediment och lösare bottnar i de inre vikarna. Men arten är också sedd på rörda ställen och kulturpåverkade bottnar, t.ex. vid hamnar och bryggor. – En äldre uppgift från inlandet, Selångersfjärden, utgjorde möjligen en reliktförekomst.