Världsutbredningen för luddstarr omfattar de centrala och östra delarna av Europa och vidare österut i Centralasien. Den är vanlig på Gotland och delar av Öland medan svenska fastlandet har få lokaler.

Luddstarr växer halvöppet på frisk–fuktig och kalkrik mark på svagt hävdade eller igenväxande, ofta buskrika kalkfuktängar. Den ses även i glesare ädellövskogar, betade hässlen, slåtterängar, i bryn och längs skogsvägar; sällsynt i kanten av åkrar och utmed diken. Luddstarr är en trogen följeslagare till storviol Viola elatior.

Luddstarr är vanlig främst i Mittlandets lövskogar och Stora Alvarets tokfuktängar. Däremot är arten ovanlig i östra sjömarken och västra kustskogen, den sistnämnda mestadels alltför kalkfattig för luddstarr. Den kända nordgränsen har förskjutits ca 1,5 mil norrut till Högby sn och dessutom har nyfynd gjorts i några socknar norr om Borgholm. Kanske håller luddstarr på att expandera och inta lämpliga lokaler på norra halvan av Öland? Luddstarr är fortfarande en vanlig växt i sina kärnområden på Öland och någon minskning har inte konstaterats. På sikt kan igenväxningen gå alltför långt så att växten konkurreras ut. Jämfört med Sterner (1938) ses ingen förändring i statistiska analyser (Frescalo och Telfer).

Gammal, bofast.