L'Apistogramma barlowi réside naturellement dans une eau acide. L'acidification de l'eau provient de la décomposition des végétaux. Ce phénomène modifie la couleur de l'eau qui a tendance à se brunir. Dans certaines zones particulièrement riches en matières organiques, l'eau devient tellement teintée qu'on la caractérise d'eau noire.
L'espèce évolue à faible profondeur dans les zones à forte présence de végétaux (plantes aquatiques et palustres, matières organiques en décomposition, branches...). Le sol est généralement constitué de sable et d'humus.
Les Apistogramma vivent naturellement en groupes composés de plusieurs femelles et de quelques mâles, avec des territoires distincts et étalés sur des surfaces assez grandes dans des litières de feuilles mortes ou dans des zones plantées qui leur procurent des cachettes.