Černohlávek velekvětý roste na travnatých porostlých stráních a mezích, v lesních světlinách a suchých lesních lukách, ve světlých hájích. Roste s oblibou na vápnitých půdách stepních okrajů ve vyšších polohách. Vzácně roste i v hájích šípákových na stepních trávnících. Druh evropsko-alpinský. V našich krajinách je velmi vzácný. Velmi ozdobná a ušlechtilá rostlina pyskatá. Zasluhuje plné ochrany, ježto vlivem lesní i zemědělské kultury jeho přirozených stanovišť neustále ubývá. Kvete v červenci a srpnu.

Zdroj: A. Mezera (Rostliny našich lesů)