Het leefgebied van het gentiaanblauwtje kan op drie verschillende schaalniveaus worden beschreven. Van macro via meso tot micro zijn dat het landschap, de vegetatie, en waardplant en waardmieren.
Het gentiaanblauwtje komt voor op natte heide, vochtig heischraal grasland en blauwgrasland. Dit zijn vegetaties op bodems met een voedselarm karakter die onder invloed staan van grondwater of een schijngrondwaterspiegel. De leefgebieden worden vooral gevonden in dekzandgebieden met natte laagten en de overgangen van hogere zandgronden naar beekdalen of veengebieden.
De huidige leefgebieden liggen overwegend op de hogere zandgronden in grotere heidegebieden van meer dan 25 ha. Daarin dient minimaal een oppervlakte van 0,5 ha geschikt leefgebied aanwezig te zijn. In kleine geïsoleerde terreinen verdwijnt het gentiaanblauwtje eerder dan in grote aaneengesloten gebieden.
De meeste populaties van het gentiaanblauwtje worden gevonden op natte heide. Veel voorkomende soorten zijn hier gewone dophei (Erica tetralix), pijpenstrootje (Molinia caerulea) en blauwe zegge (Carex panicea). De vegetatiestructuur is goed ontwikkeld, met een behoorlijke bedekking van dwergstruiken, weinig kale grond en een duidelijke strooisellaag. Al met al blijken de eitjes van het gentiaanblauwtje juist in de middelste stadia van de heideontwikkeling te worden afgezet; zowel in de open pionierfase als in vergraste heide ontbreken ze.
In heidegebieden wordt het gentiaanblauwtje ook gevonden op vochtige delen van het tegenwoordig zeldzame heischrale grasland. Deze plantengemeenschap wordt vooral aangetroffen op kalkarme maar wel lemige zandgronden onder invloed van grondwater. Van oudsher komt deze vegetatie voor als contactgemeenschap tussen natte heide en blauwgrasland.
In de tegenwoordig al even zeldzame blauwgraslanden, soortenrijke natte schrale hooilanden, kwam het gentiaanblauwtje vroeger op veel plaatsen voor, maar met de versnippering van het areaal is het aantal vindplaatsen drastisch afgenomen. Deze zeggenrijke vegetatie is op zandgronden afhankelijk van de invloed van min of meer basenrijk grondwater en gevoelig voor kleine veranderingen in de waterhuishouding en toevoer van meststoffen.
De klokjesgentiaan, de waardplant van de jongste stadia van het gentiaanblauwtje, is een overblijvende plant die enige tientallen jaren oud kan worden. De oudere planten staan vaak in meer gesloten vegetatie, maar voor de verjonging is open grond nodig. De groeiplaatsen zijn in de winter en het vroege voorjaar vaak nat en drogen in de zomer alleen oppervlakkig uit; de klokjesgentiaan verdraagt hogen waterstanden in het groeiseizoen evenwel slecht. De zaden zijn voor het merendeel kortlevend en worden slechts over een korte afstand van enige meters verspreid. Ze zijn afhankelijk van kale, minerale bodem voor de ontkieming. Vooral op iets voedselrijkere plekken, zoals op lemige ondergrond of veepaadjes met een verdichte humuslaag, is de vestiging succesvol.
Voor een duurzame populatie waardplanten zijn ongeveer 500 volwassen gentianen nodig en voldoende verjonging om de adulte exemplaren op den duur te vervangen. Slechts in een op de vijf huidige leefgebieden van het gentiaanblauwtje wordt aan beide voorwaarden voldaan. In de helft van de gevallen is er zowel sprake van een te kleine populatie als van onvoldoende verjonging. Op veel plaatsen is de populatie waardplanten dus niet levensvatbaar.
Niet alle klokjesgentianen zijn als waardplant geschikt. De eitjes van het gentiaanblauwtje worden selectief afgezet op de bloemknoppen van oudere klokjesgentianen die boven de omringende vegetatie uitsteken. Ook worden bij voorkeur gentianen belegd die binnen enkele meters van een nest met waardmieren groeien.
De verschillende soorten waardmieren zijn niet zeldzaam. Vooral de bossteekmier en de ruwknoopmier zijn in bezette leefgebieden algemeen. De nesten van de knoopmieren zijn klein en liggen verscholen in de vegetatie. Vooral compacte, droge pollen pijpenstrootje in een rijk gestructureerde vegetatie worden bezocht. Randen van plagstroken zijn mogelijk door een gunstig microklimaat in trek. In recent geplagde delen zelf komen de mieren daarentegen weinig voor, evenals in sterk vergraste vegetatie. Ook bij langdurige hoge waterstand verdwijnen ze.