Liljekonvaljen växer i torra, skuggiga lövlundar; särskilt tycks den ha förkärlek för slänter och annan väldränerad mark. Den växer helst på lätt mineraljord i varma lägen men är inte särskilt näringskrävande. Karaktäristiskt uppträder den i täckande mattor, oftast i täta, skuggiga björk- och asplundar, lokalt gynnad i igenväxningens lövfas. Den är också typisk för brinkar och nipkanter längs vattendrag och är t.ex. vanligare i Indalsälvens än i Ljungans dalgång. I sydbergen kan den finnas både på torra hyllor i branten och i örtrik lund vid bergroten. Man hittar den också i andra örtrika bergssluttningar med lövinslag, i blandungskog och på gamla lövbrännor – även under tall i blockiga, sydvända sluttningar. Någon gång ses den på rika tallhedar, men där brukar den inte blomma.
Liljekonvaljen kan även växa fuktigt i lundmiljö vid rikbäckar och forspartier. Dessutom finns den i kalkrika myrar, både i kanter och ute i myren på tuvor, främst i nordvästra Borgsjö. Den växer sällan på öppen kulturmark, men kan gå ut i skogsbrynen och ses någon gång på gårdsbackar.