Kärrsiljans mest karaktäristiska växtplats är en lite rikare skogseller myrtjärn, där den finns just i kanten mot vattnet – och endast där. I denna ofta gungflykantade oåtkomliga zon runt tjärnen står den tillsammans med dystarr Carex limosa, trådstarr C. lasiocarpa och ibland trindstarr C. diandra. Kärrsiljan uppträder även i andra strandmiljöer. Mest påtaglig är den i skogsområden, men den saknas inte i näringsrikare sedimenttrakter. Den fordrar ljus och god vattentillgång men är för övrigt anspråkslös. Kärrsiljan är nästan regelbunden på moränstränder vid skogssjöarna men finns också i eutrofa sjöar och tjärnar, t.ex. på sumpiga strandängar. Den växer högre upp på stranden än sprängört Cicuta virosa, gärna i tuviga miljöer och ses inte sällan rotad på tuvor eller invid stenar i strandkanten, ofta tillsammans med frossört Scutellaria galericulata.
På myrar kan den dyka upp i blöta, rikare högstarrkärr t.ex. med ängsnycklar Dactylorhiza incarnata, ibland även i små bottenlösa skogskärr. Den kan finnas i kanten av bäckar som genomkorsar en myr eller i ljusöppna avsnitt av skogsbäckar och åar, helst i kärriga partier, som vid bäcken från Busjöarna i Överturingen (Haverö). Vid havet står den på sötvattenpåverkade näringsfattiga strandängar, gärna med pors Myrica gale, eller ibland i kanten av hällkar och klippskrevor, som vid stranden norr om Lörudden i Njurunda. Arten undviker däremot kulturskapade miljöer. – Plantorna kan bli helt nedätna av makaonfjärilens larv, som vid Bjässjön i Indal 1978.