Gresstjerneblom vokser på tørr, kalkholdig eller humusrik jord, på enger, langs plener, veikanter, kulturmark, beiter, skogbryn, berg og elvebredder. I Norden finnes den i hele området unntatt sørlige Finnmarksvidda og det indre av Island. Ellers har den nesten total utbredelse i de nordiske landene, opp til høyfjellet ved 1.050 moh.