L'onoclée sensible est indigène de Terre-Neuve à la Floride et, vers l'ouest, jusqu'au Texas, aux Rocheuses et au Manitoba, y compris au Québec. Elle pousse dans les prés humides, les tourbières et sur les berges des ruisseaux, et tolère les sols très humides et acides. Les cerfs se couchent dans ses tapis et les dindons sauvages mangent ses tiges à spores. Des fossiles de frondes pratiquement identiques datent d'environ 57 millions d'années.
Linnaeus a nommé le genre en 1751 et l'espèce dans Species Plantarum en 1753. Onoclea vient de mots grecs signifiant vase et fermer, en référence aux frondes fertiles bien enroulées, et sensibilis fait référence à la sensibilité de la fougère au premier gel et à la sécheresse. Le relevé de la Greenbelt indique que Katie Dybeau, de Kahnawà:ke, a renseigné F. W. Waugh sur les usages des racines de plusieurs fougères, dont celle-ci.