Башмачок настоящий на территории России встречается от западных границ до побережья Тихого океана, в Сибири и на Дальнем Востоке, где населяет южные области.
Предпочитает широколиственные леса, в хвойных — особенно редок. Растет на увлажненных карбонатных почвах. Требователен к освещению.
При ярком освещении развивается медленно, в очень тенистых местах жизнеспособность поддерживается под землей без надземной вегетации и цветения.
От прорастания семян до цветения требуется около 15 лет. Проросшее семя нуждается в грибе-симбионте и в течение 3—4 лет ведет подземный сапрофитный образ жизни.
Опыляются башмачки с помощью мух или жуков, перекрестное опыление происходит редко. Размножаются преимущественно вегетативно с помощью спящих почек на корневище.
Сплошная рубка леса и осветление приводят к исчезновению этого редкого растения. Венерин башмачок охраняется во всех странах Европы, внесен в Приложение I Конвенции СИТЕС.