Stjärnstarr växer på våt och kalkfattig mark i sumpskogar med klibbal, glasbjörk eller gran; sällsynt i skogar med ädla lövträd. Arten ses även i skogskärr, gärna på tuvor med vitmossor Sphagnum sp., i fukthålor, tuviga och svagt hävdade betesmarker, utmed bäckar och skogsvägar. Efter röjningar vid Blårör, Köping sn, dök stjärnstarr upp i den fuktiga betesmarken. Vid norra delen av schäferiängen, Ottenby i Ås sn, växer den i kanten av den stora slåtterängen (se primäruppgifter ovan).

Då stjärnstarr föredrar kalkfattig mark är utbredningen på Öland inskränkt till de områden som uppfyller detta krav. Arten förekommer därför i de två nordligaste socknarna, Böda och Högby, samt nedanför landborgen i de västliga socknarna Räpplinge, Högsrum, Glömminge och Algutsrum. Stjärnstarr har minskat beroende på den fortgående dränering som sker av landskapet och att kustnära områden bebyggts. Äldre lokaler kan också ha vuxit igen då skogsbetet numera i princip upphört. Jämfört med Sterner (1938) ses en tydlig minskning i statistiska analyser (Frescalo och Telfer).

Gammal, bofast.