La mulette épaisse colonise de petits fossés aussi bien que des rivières.
Elle préfère des fonds sableux ou graveleux, dans lesquels les animaux adultes s'enfouissent presque complètement, pour n'être visibles que par leurs siphons inhalant et exhalant. Le substrat interstitiel peut être couvert d'une fine couche de sédiments fins sans pour autant être colmaté ce qui s'avère être néfaste pour les jeunes moules. Dans des ruisseaux et rivières l'espèce préfère s'installer près de berges à pente modérée. Leurs ripisylves composées d'espèces végétales indigènes créent avec leur système racinaire des microhabitats indispensables aussi bien à la mulette qu'aux jeunes stades des poissons hôtes.
La mulette épaisse est particulièrement sensible à la qualité de l’eau et à la teneur en nutriments. Néanmoins elle est moins exigeante à la température, au pH et à la concentration en calcaire de l’eau que la moule perlière.