Klotpyrola är den vanligaste av våra pyrolor och en av dem som oftast blommar. Den växer på fuktig till frisk jord i inte alltför täta löv-, bland- eller barrskogar, där den ofta påträffas i grupper intill stigar och i gläntor, gärna tillsammans med björkpyrola. Ibland uppträder den också i igenväxande hagar, naturbetesmarker, gamla grustag och på vägkanter. Sedan mitten av 1900-talet har klotpyrolan blivit vanligare, antagligen beroende på att skogen tagit över förut öppna marker.