La répartition des tilleuls est typiquement liée aux anciens taillis et taillis-sous-futaie. Le tilleul à petites feuilles est principalement répandu à l'est du Plateau, dans les vallées à foehn du nord des Alpes et au Sud des Alpes. Dans ces deux dernières régions, on trouve parfois des forêts de tilleuls, bien que d'habitude cette essence croît de manière isolée dans une forêt mélangée.
Le tilleul à petites feuilles ne peut prédominer que sur les sols secs à frais sur sédiments graveleux ou sur éboulis, car le hêtre est absent de ces milieux à cause du manque de terre fine et de la sécheresse estivale.
Le tilleul à petites feuilles peuple surtout les pentes (raides) de l'étage collinéen/submontagnard; un individu sur quatre environ colonise l'étage montagnard inférieur.
Placettes IFN indiquant une présence entre 1983 et 2024*
* La présence d’une espèce n’est indiquée sur la carte avec un point que si celle-ci a été recensée dans au moins deux périodes d’inventaires différentes.