Die Braunrote Stendelwurz zieht ihre Bestäuber mit ihren nach Vanille duftenden Blüten an. Sie wächst auf aufgeschüttetem, nährstoffarmem Gesteinsmaterial, wie Straßenböschungen und in lichten Wäldern mit kalkhaltigen Böden. In Luxemburg kommt die Braunrote Stendelwurz im Gutland, insbesondere in den ehemaligen Tagebaugebieten im Süden vor.