Ocorrendo como um mineral acessório menor, xenotime é encontrado em pegmatites e outras rochas ígneas, bem como gneisses ricos em mica e quartzo. Os minerais associados incluem biotite e outras micas, minerais do grupo das clorites, quartzo, zircônio, certos feldspatos, analcime, anatase, brookite, rutilo, siderite e apatite. O Xenotime também é conhecido por ser diagenético: Pode formar como grãos minúsculos ou como revestimentos extremamente finos (menos de 10 µ) em grãos de zircônio detrital em rochas sedimentares siliciclásticas. A importância destes depósitos xenotime diagenéticos na datação radiométrica de rochas sedimentares está apenas começando a ser realizada.

Descoberto em 1824, a localidade do tipo xenotime é Hidra (Hitterø), Flekkefjord, Vest-Agder, Noruega. Outras localidades notáveis incluem: Arendal e Tvedestrand, Noruega; Novo Horizonte, São Paulo, Novo Horizonte, Bahia e Minas Gerais, Brasil; Madagascar e Califórnia, Colorado, Geórgia, Carolina do Norte e New Hampshire, Estados Unidos. Uma nova descoberta de gemmy, mudança de cor (marrom para amarelo) xenotime foi relatada do Afeganistão e foi encontrada no Paquistão. Ao norte do Monte Funabuse, na Província de Gifu, Japão, uma rocha basáltica notável é extraída em uma colina chamada Maru-Yama: cristais de xenotime e zircônio dispostos em um padrão radiante e florido são visíveis em fatias polidas da rocha, que é conhecida como pedra crisântema (traduzido do japonês 菊石 kiku-ishi). Esta pedra é muito apreciada no Japão pelo seu valor ornamental.

Tonagens pequenas de areia xenotime são recuperadas em associação com a mineração de estanho da Malásia, etc. e são processadas comercialmente. O conteúdo de lantanídeos é típico dos minerais de “ítrio terra” e corre cerca de dois terços de ítrio, sendo o restante na sua maioria lantanídeos pesados, onde os lantanídeos de número par (como Gd, Dy, Er, ou Yb) estão presentes em cerca de 5% cada um, e os lantanídeos de número ímpar (como Tb, Ho, Tm, Lu) estão presentes em cerca de 1% cada um. O disprósio é geralmente o mais abundante dos pesos pares, e o hólmio é o mais abundante dos pesos ímpares. Os lantanídeos mais leves são geralmente melhor representados em monazita enquanto os mais pesados estão em xenotime.