Norrlandsstarren växer främst längs stränder och i fuktängar eller starrmader vid större sjöar och vattendrag. Artens biotopval liknar vassstarrens. Båda gynnas av översvämmande vatten, men norrlandsstarren är inte lika beroende av direktkontakt med öppet vatten och har lägre krav på näringsstatus. Arten bildar ofta artrena bälten i större strandmader. Den förekommer också i utsötade våtängar vid havet. I enstaka fall har arten påträffats i alkärr eller andra strandskogar. De flesta växtplatser för norrlandsstarr har tidigare utnyttjats för slåtter.

Trots att norrlandsstarren ofta växer på samma lokaler som vasstarr visar den inte samma starka koppling till rinnande vatten. Troligen är den något förbisedd och kanske inte så mycket ovanligare än vasstarr som inventeringen antyder.
Mindre vanlig (27% och 112 noterade lokaler).