Kärrbräken är en sporspridd växt som sprider sig lokalt med smala krypande jordstammar. Det är den enda ormbunke som är knuten till våtmarker och som klarar att växa mycket blött vid stillastående vatten. Den är tydligt kalkgynnad men gynnas också av näringsrikt vatten. Typiska växtplatser är strandvassar vid näringsrika sjöar bland hög bladvass, starr- eller kaveldunbälten, gungflystränder vid kalkvattentjärnar, blöta rikkärr och strandkärr. Arten förekommer ofta rikligt vid igenväxande tjärnar och våtmarker vid havet. Den etablerar sig tidigt i landhöjningsfasen, troligen även i något bräckt vatten. Kärrbräken växer också i sumpskog – helst i blöt sumpskog med öppna vattensamlingar, vass och högstarrtuvor. Den kan även växa skuggigt i ganska sluten och fuktig skog.