De groeneknolorchis komt voor in de koelgematigde zone van het noordelijke halfrond met grote onderbrekingen in het areaal (voornamelijk in Oost-Azië). Ze komen vooral voor in het Midden-Europese laagland en oostelijk Noord-Amerika.
Eén enkele locatie nabij Mol, Sluismeer (een door kalkrijke kwel uit het Albertkanaal beïnvloed laagveenmoeras). In de periode 1930-1972 ook op enkele plaatsen in de duinen (kalkrijke duinpannen), op Antwerpen Linkeroever, bij Neerpelt, in het Torfbroek bij Berg.
met uitsterven bedreigd