Backtimjan är en sydöstlig torrmarksväxt som är starkt knuten till kusten. Den har hos oss också en egendomligt avgränsad huvudförekomst i centrala kustområdet inom ett litet, kvadratmilstort område mellan Sundsvall, södra Timrå och östra Selånger. Backtimjan växer på solöppna, kulturnära hällmarker, någon gång på torra hyllor på några sydberg. Den växer i annuellsamhällen, men ofta på lite tjockare jordlager kring hällarna. Den är funnen både på surt och basiskt underlag och den kan ibland ses på artfattiga klippor med barrträdsförna. I havsnära miljö har den hittats på klippor tillsammans med t.ex. kärleksört Hylotelephium telephium och backtrav Arabidopsis thaliana, ofta i springor, men också på stabiliserad sand (Tynderö). Artens frånvaro i alnökalkområdet är anmärkningsvärd liksom frånvaron på Tynderölandet. (Den återkommer däremot vid havet strax norr om landskapsgränsen mot Ångermanland, då på diabasklippor.)
Backtimjan förekommer även på sydvända torrbackar, särskilt på sandig mark. Den kan bilda en stabiliserande matta på de torraste och solvarmaste fläckarna som på Sundsvallsåsen i Selånger Hällom. Arten tål att växa i rätt sluten vegetation och ses ibland i torra slåtterängskanter eller på småkullar i torrängsvegetation. Den tillhörde den äldre ängsvegetationen och ses idag inte nykolonisera, även om den någon gång hittats i en torr vägkant. Den är inåt klimatiskt begränsad och idag nog minskande genom överväxt av andra arter och markexploatering.