Багульник болотный растёт во влажных хвойных лесах, на торфяниках, болотах, опушках, влажных лугах, в заболоченных долинах горных рек и ручьёв, в районах вечной мерзлоты. 1

Ареал растения охватывает Европу, Северную Америку, территории Азиатской части России, Монголии, Северо-Восточного Китая, Японии, Корейский полуостров. 1 На Дальнем Востоке он растёт на Чукотке, Анадыре, Камчатке, Охотском побережье, в Хабаровском и Приморском крае, Амурской области, на Курильских островах. 3

Багульник болотный также встречается в тундре и лесотундре, в подлеске сырых хвойных лесов, вдоль горных речек и ручьёв, в высокогорьях, группами, небольшими зарослями, среди кедрового стланика. 2