Knagglestarr växer i kärr och fuktängar, gärna med rörligt markvatten, i örtrika al- och granskogar, vid källor och bäckdråg. Den är också vanlig på fuktiga stigar och vägdiken i sådana marker. Den är tydligt kalkgynnad.

Hybriden med grönstarr förekommer ofta där arterna finns tillsammans.