L’Ambroisie est une plante dite « pionnière », qui privilégie les milieux ouverts peu occupés par la végétation. Elle tend à éviter la compétition pour l’espace et les ressources (eau, nutriments, …) avec les autres espèces.
L’Ambroisie à feuille d’armoise préfère les sols légers mais pousse sur presque tout type de terrain s’ils sont perturbés et dénudés, jusqu’à 1400m d’altitude. Elle apprécie particulièrement les endroits chauds et les terres riches et sableuses, mais tolère aussi bien les sols argileux. Elle préfère les zones de plein soleil et résiste à la sécheresse. Elle apprécie tout spécialement les terres agricoles préparées pour les semis. Envahissant les cultures, cette espèce résistante aux traitements herbicides apparaît peu à peu dans les champs de tournesol et les jachères et pose de nombreux problèmes de gestion.
On la retrouve ainsi dans les décombres et décharges, les champs sur sol riche en éléments nutritifs, dans les endroits éclairés, chauds et modérément secs, en bord de voirie, sur les bords des cours d’eau, etc.
En première année de présence, elle pousse en abondance, mêlée aux armoises, aux orties, aux chénopodes, aux amarantes, et aux érigerons dans les terrains vagues, les jachères, les décharges publiques.
Les années suivantes, l’existence d’un couvert végétal au printemps du fait de la présence d’espèces germant à l’automne, réduit la lumière disponible et freine la germination de l’ambroisie.
Celle-ci disparait donc assez rapidement d’une année sur l’autre, mais ses graines stockées dans le sol conservent leur capacité de germination pendant plusieurs années (au moins une dizaine d’années). L’ambroisie réapparaîtra donc immédiatement si une intervention quelconque (culture, travaux, mouvements de terre…) élimine le couvert végétal. De plus, en retournant la terre soit pour cultiver, soit lors de chantiers, l’homme fait remonter des graines d’ambroisie en surface, permettant ainsi leur germination.
Au delà de sa capacité à se maintenir dans le sol, la plante se disperse rapidement le long des voies de communication (routes, voies ferrées, fleuves …), par dispersion spontanée ou par l’intermédiaire de vecteurs (animaux, véhicules, Homme, …). Les transports de terres contaminées par les graines contribuent fortement à la dissémination de la plante. Les machines agricoles jouent aussi un rôle dans la dispersion lors de la récolte de cultures contenant de l’ambroisie.