Występuje w zespole roślinnym Nardo-Caricetum glaucae Pałcz., będącym zespołem turzycy sinej i bliźniczki psiej trawki. Zbiorowisko to określane jest także jako podzespół Nardetum strictae caricosum glaucae. Zespół ten, wyraźnie antropogeniczny, występuje w Karpatach poniżej pięter reglowych, na niewielkich pochyłościach. Zajmuje też siedliska silnie kwaśne (pH 4-5), wilgotne, o obfitym spływie wody z położeń wyższych.
W badaniach z zachodniej Irlandii wykazano, że system korzeniowy turzycy sinej był skolonizowany przez podstawczaka Cortinarius (Dermocybe) cinnamomeus. Grzyb formował podobne do ektomikoryzy struktury, tworzące wyodrębnioną mufkę.
Podejrzewane mieszańce W Czechach i na Słowacji znaleziono rośliny morfologicznie pośrednie pomiędzy turzycą siną Carex flacca a turzycą filcowatą Carex tomentosa. Podejrzewano, że są one hybrydami pomiędzy tymi gatunkami. Wyniki badań ujawniły jednak konflikt między cechami morfologicznymi a markerami molekularnymi. Pomimo że cechy morfologiczne były kombinacją cech przypuszczalnych organizmów rodzicielskich, a część cechami pośrednimi, badania z wykorzystaniem markerów wskazały, że domniemany mieszaniec wyraźnie należał do Carex flacca. Wyniki badań zaprzeczyły prawdziwości doniesień o występowaniu hybryd C. flacca z C. tomentosa na terenie Czech i wschodniej Słowacji.