Smørvalnøtt vokser i løvskog i de nordøstlige delene av Nord-Amerika. Den finnes lenger nord enn slektningen svartvalnøtt, men utbredelsene overlapper, og de to artene vokser ofte sammen. Andre treslag som den finnes sammen med, er lind, romhegg, amerikabøk, alm, kanadahemlokk, hickory, eik, rødlønn, sukkerlønn, tulipantre, kvitask og gulbjørk.