Brunklöver är en kulturföljeslagare som kommit in med tidigare jordbruk och sannolikt även med vallfrö. Den tidigaste uppgiften är en växtförteckning från Gävle 1810 där Carl Johan Hartman och Claes Östling angav den som »mindre rar, på ängar i Urfjäll och Skogsmur«. I Gävletraktens växter uppges den förekomma flerstädes 1863. Arnell (1924b) bedömde den som allmän i landskapet som helhet. Arten anses ofta ha gått tillbaka men detta är svårt att påvisa i inventeringen.
Brunklövern är primärt knuten till odlingslandskapet men förekommer också på skogsvägar långt från odlad mark. Den vanligaste biotopen är numer gräsbeväxta brukningsvägar, vägskärningar och dikesslänter i odlingslandskapet. Enstaka fynd har gjorts i glesa vallar men gamla uppgifter vittnar om att arten förr var vanlig i slåtterängar. Brunklöver kan snabbt etablera sig när bar jord blottas, t.ex. i matjordstäkter eller på blottlagda bottnar av dammar, men blir ofta tillfällig. Det är svårt att veta om arten bildar fröbank eller om fröna bara är lättspridda. Den förekommer ibland rikligt, i något fall har 700 blommande plantor räknats längs en vägkant, och lokaler med över 1000 plantor finns också.
De vanligaste följeväxterna är vitklöver (31%), rödven, blodrot, rödklöver, brunört, prästkrage, vårbrodd och ängsklocka. Brunklöver börjar blomma efter midsommar samtidigt som linnea, prästkrage och ängsklocka.