Toleruje różne gleby: piaszczyste, gliniaste, także podłoże zawierające łupki i granit, występuje także na torfowiskach. Może rosnąć na glebach o pH od 4 do 7, ale preferuje 4,5–6 pH. Jest odporna na mrozy i dobrze znosi susze, ale jako gatunek światłożądny źle znosi zacienienie.
Na północnych krańcach zasięgu jest typowym gatunkiem niżowym, rośnie na wysokościach od poziomu morza do 1000 m n.p.m. Na południu jest drzewem górskim i rośnie na wysokościach 1200–2500 m n.p.m. W Tatrach rośnie pojedynczo lub w niewielkich grupach do wysokości 1580 m n.p.m.
Dwuletnie igły sosny zwyczajnej są jednym z najlepszych bioindykatorów roślinnych.
Zmienność mały|250px|Forma kryzowa Pomimo szerokiego zasięgu występowania sosna zwyczajna jest wyjątkowo jednolita morfologicznie. Obserwowane różnice są większe w obrębie populacji niż pomiędzy nimi. Kilkaset lat badań tego gatunku przyniosło opisanie ponad 140 podgatunków i odmian, najczęściej bez wystarczających przesłanek. Powszechnie zaakceptowano (w 1998 roku) trzy odmiany, chociaż różnice między nimi są nieznaczne: P. sylvestris var. sylvestris – występuje od Szkocji i Hiszpanii po centralną Syberię. P. sylvestris var. hamata C. Steven (= subsp. hamata (Steven) Fomin) – różni się składem chemicznym żywicy, występuje na Bałkanach, północnej Turcji i Kaukazie. P. sylvestris var.