В дикой природе тимофеевка луговая растёт в умеренных регионах Северного полушария, в лесной, лесостепной и степной зонах. 12

Она встречается в поймах рек с умеренным увлажнением, на суходолах, суглинистых и глинистых почвах. 12 На лёгких сухих почвах растение развивается плохо. 1

Также тимофеевка луговая растёт на лугах, пастбищах, в составе газонов и по обочинам дорог, редко — в лесах. 12

Растение предпочитает питательные, умеренно увлажнённые, средние или тяжёлые почвы. 1 Оно малотребовательно к почве, отличается высокой зимостойкостью, переносит высокую кислотность почвы, но на сильнокислых, лёгких, солонцеватых и заболоченных почвах растёт плохо. 12