Xenotime förekommer som ett mindre tillbehörsmineral i pegmatiter och andra magmatiska bergarter samt i gnejser som är rika på glimmer och kvarts. Till de associerade mineralerna hör biotit och annan glimmer, mineral från kloritgruppen, kvarts, zirkon, vissa fältspater, analcim, anatas, brookit, rutil, siderit och apatit. Xenotim är också känt för att vara diagenetiskt: Det kan bildas som mycket små korn eller som extremt tunna (mindre än 10 µ) beläggningar på detritala zirkonkorn i siliklastiska sedimentära bergarter. Betydelsen av dessa diagenetiska xenotime-avlagringar i den radiometriska dateringen av sedimentära bergarter har man bara börjat inse.

Xenotimes typlokal, som upptäcktes 1824, är Hidra (Hitterø), Flekkefjord, Vest-Agder, Norge. Andra anmärkningsvärda lokaler är bland annat: Arendal och Tvedestrand, Norge; Novo Horizonte, São Paulo, Novo Horizonte, Bahia och Minas Gerais, Brasilien; Madagaskar och Kalifornien, Colorado, Georgia, North Carolina och New Hampshire, USA. En ny upptäckt av xenotim i gemmyform, med färgförändring (brunaktig till gul) har rapporterats från Afghanistan och hittats i Pakistan. Norr om Mount Funabuse i Gifu prefektur, Japan, bryts en anmärkningsvärd basaltisk sten på en kulle som kallas Maru-Yama: kristaller av xenotim och zirkon arrangerade i ett strålande, blomsterliknande mönster är synliga i polerade skivor av stenen, som är känd som krysantemum stone (översatt från japanska 菊石 kiku-ishi). Denna sten är mycket uppskattad i Japan för sitt prydnadsvärde.

Små mängder xenotimsand återvinns i samband med malaysisk tennbrytning m.m. och bearbetas kommersiellt. Lantanidinnehållet är typiskt för ”yttriumjord”-mineraler och uppgår till ungefär två tredjedelar yttrium, medan resten huvudsakligen utgörs av de tunga lantaniderna, där de jämnt numrerade lantaniderna (t.ex. Gd, Dy, Er eller Yb) var och en förekommer på ungefär 5 %-nivån och de udda lantaniderna (t.ex. Tb, Ho, Tm, Lu) var och en förekommer på ungefär 1 %-nivån. Dysprosium är vanligen den vanligaste av de jämna tungmetallerna och holmium är den vanligaste av de udda tungmetallerna. De lättaste lantaniderna är i allmänhet bättre representerade i monazit medan de tyngsta lantaniderna finns i xenotime.