Na północnych szerokościach geograficznych i wzniesieniach jest to roślina otwartych łąk i muraw, jak również słabo zarośniętych roślinnością piargów. Na południowych szerokościach geograficznych można znaleźć ją na terenach leśnych, łąkach i słabo zarośniętych wydmach. W Europie Środkowej rośnie w miejscach nasłonecznionych, zwykle na łąkach, w ubogich murawach, na wrzosowiskach, porębach leśnych, piaszczystych przydrożach i miedzach. Preferuje glebę ubogą w wapń, umiarkowanie kwaśną, próchniczną i gliniastą. Nie toleruje cienia i nawożenia.
Gatunek charakterystyczny muraw bliźniczkowych z rzędu Nardetalia. W miejscach występowania na powierzchni widoczne są tylko pojedyncze osobniki.
Zanikanie podejźrzona księżycowego obserwuje się w całej Polsce, a związane jest głównie z przekształcaniem siedlisk w wyniku sukcesji wtórnej roślinności leśnej, rozwoju krzewów i drzew, co prowadzi do zacienienia i stopniowego wypierania tej paproci.
Zagrożenia i ochrona Roślina objęta w Polsce ścisłą ochroną gatunkową od 2004 rokuRozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 października 2014 r.