Knölsmörblomma är kulturgynnad men sannolikt ursprunglig. I någorlunda naturlig vegetation växer den på sandhedar vid havet och i kortvuxen grässvål i klippterräng. De vanligaste växtplatserna för den betesgynnade och ljuskrävande arten finns emellertid i ganska torra naturbetesmarker, gärna med berghällar och på lätta jordar. På några platser växer den i kyrkogårdsgräsmattor.