Norrlandsviol är vår nordliga, storvuxna ras av ängsviol. Den har naturliga ståndorter på stränder och i sydberg men är ojämförligt vanligast på kulturmarker. Den är en av de lieslagna ängarnas mer konstanta arter. Idag ser man den mest på mer eller mindre välbevarade ängskanter, gårdstun, dikeskanter och vägkanter, gärna i tuviga, steniga och näringsfattiga backar. Vid igenväxande lundar av lövsly blir den ofta högrest och lever kvar efter röjningar, t.ex. i björkbestånd. Norrlandsviolen har också setts gå ut på övergivna torra lägdor. Den är ljuskrävande och saknas i äldre sluten skog. Den kan ibland ses kolonisera nya vägkanter och även grustag, t.ex. i Borgsjö, men allmänt minskar den på kulturmark.
Både vid åar och älvar finns den på steniga stränder med bevarad strandzonering, t.ex. på örar. Den växer i mellersta zonen, ofta i gles vegetation på exponerade ställen, liksom fastklamrad mellan rundade stenar. Vid havet finns den på vågutsatta blockiga stränder, ibland även i springorna på klippstrand. Man hittar också norrlandsviol i artrika sydberg, då i små bestånd på solöppna, inte alltför torra hyllor och ibland i klippspringor. Så ses den t.ex. i Höglandsberget i Ljustorp och Tunomsberget i Tuna.
På stränder är norrlandsviolen ofta nedliggande och avviker då från den mer upprättstående formen på kulturmark.