De poelkikker heeft een zeer duidelijke voorkeur voor de landschapstypen heide en hoogveen. Ook wordt de soort gemeld uit halfnatuurlijke graslanden, agrarisch gebied en laagveen. Qua habitatkeuze komt de poelkikker duidelijk in de buurt van de heikikker. De poelkikker komt echter ook voor in de landschapstypen stad & dorp en ruderaal terrein. De poelkikker wordt weinig aangetroffen op en rond infrastructuur. Uit de duinen is de soort uit twee uurhokken bekend.

Aquatisch habitat
De poelkikker komt vooral tot voortplanting in vennen en hoogveenputten. Daarnaast in andere kleine wateren, rivierbegeleidende wateren, veedrinkpoelen en in sloten. De poelkikker komt vooral voor in oligotrofe tot mesotrofe wateren op de pleistocene zandgronden. De voorkeur lijkt uit te gaan naar vennen in bos en hei en wateren in hoogvenen.. In het rivierengebied wordt de soort zeer indicatief geacht voor een goede waterkwaliteit en hoge natuurwaarden (Creemers 1994a).

Landhabitat
De winter wordt gewoonlijk buiten het water doorgebracht (Günther 1996).