Als kleines akzessorisches Mineral kommt Xenotim in Pegmatiten und anderen Eruptivgesteinen sowie in glimmer- und quarzreichen Gneisen vor. Zu den Begleitmineralen gehören Biotit und andere Glimmer, Mineralien der Chloritgruppe, Quarz, Zirkon, bestimmte Feldspäte, Analcim, Anatas, Brookit, Rutil, Siderit und Apatit. Xenotim ist auch als diagenetisch bekannt: Er kann sich als winzige Körner oder als extrem dünne (weniger als 10 µ) Überzüge auf detritischen Zirkonkörnern in siliklastischen Sedimentgesteinen bilden. Die Bedeutung dieser diagenetischen Xenotim-Ablagerungen für die radiometrische Datierung von Sedimentgesteinen wird erst allmählich erkannt.

Die 1824 entdeckte Typlokalität von Xenotim ist Hidra (Hitterø), Flekkefjord, Vest-Agder, Norwegen. Andere bemerkenswerte Lokalitäten sind: Arendal und Tvedestrand, Norwegen; Novo Horizonte, São Paulo, Novo Horizonte, Bahia und Minas Gerais, Brasilien; Madagaskar und Kalifornien, Colorado, Georgia, North Carolina und New Hampshire, Vereinigte Staaten. Eine neue Entdeckung von gemmy, Farbe ändern (bräunlich bis gelb) xenotime wurde von Afghanistan berichtet und wurde in Pakistan gefunden. Nördlich des Berges Funabuse in der Präfektur Gifu, Japan, wird auf einem Hügel namens Maru-Yama ein bemerkenswertes Basaltgestein abgebaut: Kristalle von Xenotim und Zirkon, die in einem strahlenförmigen, blumenähnlichen Muster angeordnet sind, sind in polierten Scheiben des Gesteins sichtbar, das als Chrysanthemenstein (aus dem Japanischen übersetzt 菊石 kiku-ishi) bekannt ist. Dieser Stein wird in Japan wegen seines Zierwertes sehr geschätzt.

Kleine Mengen von Xenotim-Sand werden u. a. im Zusammenhang mit dem malaysischen Zinnbergbau gewonnen und kommerziell verarbeitet. Der Lanthanoidgehalt ist typisch für „Yttriumerde“-Mineralien und liegt bei etwa zwei Dritteln Yttrium, während der Rest hauptsächlich aus den schweren Lanthanoiden besteht, wobei die geradzahligen Lanthanoide (wie Gd, Dy, Er oder Yb) jeweils zu etwa 5 % und die ungeradzahligen Lanthanoide (wie Tb, Ho, Tm, Lu) jeweils zu etwa 1 % vorhanden sind. Dysprosium ist in der Regel das häufigste der geradzahligen Schwermetalle, und Holmium ist das häufigste der ungeradzahligen Schwermetalle. Die leichtesten Lanthanoide sind im Allgemeinen besser in Monazit vertreten, während die schwersten Lanthanoide in Xenotim vorkommen.