细茎石斛生于海拔590-3000米的阔叶林中树干上或山谷岩壁上。产中国陕西南部（宁陕）、甘肃南部（康县）、安徽西南部（大别山）、浙江北部（武康）、江西西南部至北部（安福、庐山、遂川、大余）、福建北部（顺昌、崇安）、台湾（台北、花莲、台中、南投、嘉义、台东等地）、河南（地点不详）、湖南（新宁、安化、石门、桃源、衡山、浏阳等地）、广东北部和西南部（乐昌、信宜、南雄、阳山、乳源）、广西西北部至东北部（龙胜、全州、资源、平乐、隆林、永福、金秀）、贵州东南部至东北部（凯里、江口、雷公山）、四川南部（峨眉山市、雷波）、云南东南部至西北部（屏边、金平、文山、景东、耿马、漾濞、丽江、泸水、贡山等地）。印度东北部、朝鲜半岛南部、日本也有。模式标本采自日本。

       细茎石斛是一种喜阴凉的多年生草本植物，喜在温暖、潮湿、以年降雨量1000毫米以上、半阴半阳的环境，1月平均气温高于8℃的亚热带深山老林中生长为佳，适宜生长温度为15到28度，适宜生长空气湿度为60%以上，对土肥要求不甚严格，野生多在疏松且厚的树皮或树干上生长，有的也生长于石缝中。属气生根系，主要要求根部通透性好，采用的基质最好能通风透气滤水，在适宜的温度湿度下，生长速度快，生存能力非常强。每年春末夏初，二年生茎上部节上抽出花序，开花后从茎基长出新芽发育成茎，秋冬季节进入休眠期。

      细茎石斛的花期为3-5月。