Storsileshår växer i mossar, fattigkärr och rikkärr, särskilt ofta på gungflyn kring brunvattensjöar. Arten växer nästan alltid på bar torv, främst i myrar­nas våtaste höljor, vanligen i sällskap med vit- eller brunag, någon gång bland mossa i näringsfattiga kal­kkärr tillsammans med tätört och agnsäv.

Europa, norra Asien, Nordamerika. I Sverige genom hela landet.