Τα νηματώδη βρίσκονται σε μια μεγάλη ποικιλία οικοτόπων, από τα βάθη του ωκεανού μέχρι τις κορυφές των βουνών και από τις πολικές περιοχές έως τις ερήμους. Τα πιο πολυάριθμα είδη νηματωδών είναι ελεύθερα ζωντανά, κατοικούν στο έδαφος ή στο νερό. Ωστόσο, ορισμένα νηματώδη είναι παράσιτα φυτών, ζώων, μύκητας ή βακτηρίων. Τα παρασιτικά νηματώδη μπορούν να έχουν θετικές και αρνητικές επιπτώσεις στους ξενιστές τους. Ορισμένα παρασιτικά νηματώδη μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες σε ανθρώπους και άλλα ζώα, ενώ άλλα μπορεί να είναι ευεργετικά βοηθώντας στον έλεγχο των πληθυσμών των εντόμων.
Τα νηματώδη είναι σημαντικά μέλη του οικοσυστήματος του εδάφους, όπου διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανακύκλωση θρεπτικών ουσιών. Τα νηματώδη είναι αποσυνθέτες που τρέφονται με οργανική ύλη, σπάζοντας το και απελευθερώνοντας θρεπτικά συστατικά πίσω στο έδαφος. Τα νηματώδη συμβάλλουν επίσης στον αερισμό του εδάφους και βοηθούν στη βελτίωση της δομής του εδάφους. Τα νηματώδη είναι επίσης πηγές τροφίμων για άλλους οργανισμούς, όπως τα πουλιά, τα έντομα και τα ψάρια.