Se găsește ca mineral accesoriu minor, xenotimul se găsește în pegmatitele și alte roci igoase, precum și în gnaisele bogate în mica și cuarț. Printre mineralele asociate se numără biotita și alte mice, minerale din grupul cloritului, cuarț, zircon, anumiți feldspați, analcime, anatase, brookit, rutil, siderit și apatit. Xenotimul este, de asemenea, cunoscut ca fiind diagenetic: se poate forma sub formă de boabe minuscule sau sub formă de straturi extrem de subțiri (mai puțin de 10 µ) pe boabe de zirconiu detritic în rocile sedimentare siliciclastice. Importanța acestor depozite diagenetice de xenotimă în datarea radiometrică a rocilor sedimentare abia acum începe să fie conștientizată.

Descoperită în 1824, localitatea tip a xenotimei este Hidra (Hitterø), Flekkefjord, Vest-Agder, Norvegia. Alte localități notabile includ: Arendal și Tvedestrand, Norvegia; Novo Horizonte, São Paulo, Novo Horizonte, Bahia și Minas Gerais, Brazilia; Madagascar și California, Colorado, Georgia, Carolina de Nord și New Hampshire, Statele Unite ale Americii. O nouă descoperire de xenotimă gemă, cu schimbare de culoare (de la maroniu la galben) a fost raportată din Afganistan și a fost găsită în Pakistan. La nord de Muntele Funabuse, în prefectura Gifu, Japonia, o rocă bazaltică notabilă este extrasă de pe un deal numit Maru-Yama: cristale de xenotimă și zirconiu dispuse într-un model radiant, asemănător cu o floare, sunt vizibile în feliile lustruite ale rocii, care este cunoscută sub numele de piatră de crizantemă (tradusă din japoneză 菊石 kiku-ishi). Această piatră este apreciată pe scară largă în Japonia pentru valoarea sa ornamentală.

Tone mici de nisip de xenotimă sunt recuperate în asociere cu exploatările miniere de staniu din Malaezia, etc. și sunt prelucrate comercial. Conținutul de lantanide este tipic mineralelor de „pământ de ytriu” și este de aproximativ două treimi de ytriu, restul fiind în mare parte lantanide grele, în care lantanidele pare (cum ar fi Gd, Dy, Er sau Yb) sunt prezente fiecare la un nivel de aproximativ 5%, iar cele impare (cum ar fi Tb, Ho, Tm, Lu) sunt prezente fiecare la un nivel de aproximativ 1%. Disprosiul este, de obicei, cel mai abundent dintre cei cu număr par de metale grele, iar holmiul este cel mai abundent dintre cei cu număr impar de metale grele. Cele mai ușoare lantanide sunt în general mai bine reprezentate în monazit, în timp ce cele mai grele lantanide sunt în xenotimp.

.