Восточноевропейско-сибирский гипоаркто-субальпийский вид. В области нашей «Флоры» распространен в полосе гипоарктических тундр и в северной лесотундре. Растет в заболоченных предтундровых редколесьях, в травянистых ивняках и ольшаниках вдоль речек, по каменистым берегам рек, на заливных и влажных лугах и лужайках. На высокогорьях Южной Сибири и Северной Монголии наиболее характерен для тундр, лугов, болот, кустарников и редколесий субальпийского пояса, но поднимается до верхней части альпийского, по речным долинам спускается в лесной пояс.

Этот вид принадлежит к ряду Palustres Vved.; P. Pennellii хорошо отличается от остальных видов этого ряда цельными уменьшенными прикорневыми листьями и б. ч. несколько сближенными и увеличенными прицветными листьями; от арктического вида P. hyperborea его можно отличить по присутствию носика на шлеме, реснитчатых волосков по краю нижней губы и по волосистым нитям 2 тычинок.

Как и другие виды ряда Palustres, P. Pennellii относится к группе нехарактерных для Арктики однолетних растений; быстрое прохождение ими цикла развития в окружении осоково-моховой дернины возможно во многом благодаря полупаразитному типу питания.

Евразиатский бореальный равнинный и предгорный вид, распространенный в области нашей «Флоры» лишь вблизи ее южной окраины. Растение умеренно, иногда избыточно увлажненных местообитаний. Отмечается в ерниковых тундрах, в осоковых болотах, по замшелым галечникам в долинах рек, также на луговинах, в травяных ивняках и по опушкам пойменных лесов; в горах в лесном, реже в подгольцовом поясе.

Мурман; Канин; Тиманская, Малоземельская и Волыпеземельская тундры; низовья Енисея, Таймыр; низовья Оленека, Лены, Индигирки, Колымы, Чаунская низменность; север Анюйского нагорья; западные отроги Чукотского нагорья; бассейны Анадыря и Пенжины; Корякское побережье…

Азиатский преимущественно высокогорный вид, на севере и северо-востоке Восточной Сибири едва заходящий в некоторые разобщенные гористые южные районы Арктики и соседние районы полосы притундровых лиственничных редколесий. Растет здесь в эвтрофных разнотравно-кустарничковых и разнотравно-кустарничково-моховых тундрах на выходах обогащенных кальцием горных пород и на песчаных террасах крупных речных долин.

В горах свойствен субальпийскому поясу и верхней части лесного. Обитает на заболоченных лугах, в ивняках и ольховниках по берегам рек, а также по каменистым известняковым склонам на скалах — в щебнистых лишайниковые разнотравно-осоково-дриадовых тундрах, спускается также в лесные и степные долины горных рек. В лесном и подгольцовом поясе встречается в кедровых редколесьях, лиственничных, лиственнично-еловых и березовых лесах.

Евразиатско-западноамериканский аркто-монтанный вид, заходящий в полосу лесотундры; в высокогорьях лесной зоны наиболее характерен для субальпийского пояса и нижней части альпийского, нередко спускается и в лесной.