De boomkikker heeft een voorkeur voor het habitatstype  “bos en struweel” te zijn. Dit komt vooral voor rekening van de vele waarnemingen in braamstruwelen. Als waterhabitats maken boomkikkers vooral gebruik van poelen en daarop lijkende kleine geïsoleerde wateren zoals vijvers, grachten en moerassen. Ook uit vennen en sloten zijn waarnemingen bekend. De boomkikker mijdt de stedelijke omgeving en hoogvenen.

Aquatische habitat
De oorspronkelijke waterhabitat van de boomkikker wordt gevormd door uitgestrekte moerassen in beek- en rivierdalen. Deze zijn in Nederland vrijwel niet meer te vinden. Thans komen boomkikkers vooral voor in geïsoleerde stilstaande wateren. Ze worden met name aangetroffen in poelen en vennen die niet te voedselarm zijn, maar ook in sloten, kanalen, tuinvijvers en kunstmatige bassins en zelfs in kelderputten. De afmeting van een voortplantingswater is van secundair belang, maar grote poelen zijn beter dan kleine.

Landhabitat
Boomkikkers brengen de meeste tijd op het land door. Zij worden daar aangetroffen in bomen, struwelen, hoge meerjarige kruiden en oeverplanten op plaatsen die door de zon worden beschenen. Boomkikkers zijn zonnend aan te treffen op allerlei plantensoorten met stevige bladeren, zoals braam en gele lis, maar ook distels en brandnetels. Vooral braamstruwelen scoren hoog. Op grond van vele veldwaarnemingen wordt aangenomen dat in de beste boomkikkergebieden de landhabitats binnen een straal van 300 meter van de voortplantingspoel liggen.