Pentlandit bildet sich gewöhnlich liquidmagmatisch in ultramafischen Gesteinen. Wichtigster Paragenese-Partner ist der Pyrrhotin, mit dem er oft innig verwachsen auftritt. Ursache dafür ist der Zerfall der Mischkristallphase aus Pentlandit und Pyrrhotin bei der Abkühlung unter 610 °C, wobei sich charakteristische, flammenförmige Entmischungskörper von Pentlandit im Pyrrhotin bilden oder sich auf den Korngrenzen des Pyrrhotins befinden. Dieses Verwachsungsaggregat ist auch unter der Bezeichnung Nickelmagnetkies bekannt. Weitere Begleitminerale sind Chalkopyrit, Cubanit, Mackinawit, Magnetit und Troilit. Als häufige Mineralbildung ist Pentlandit an vielen Fundorten anzutreffen, wobei bisher über 1400 Fundorte als bekannt gelten (Stand 2017). In Deutschland konnte Pentlandit unter anderem im ehemaligen Bergwerk und heutigen Naturschutzgebiet Friedrich-August-Grube in Baden-Württemberg, am Großen Teichelberg bei Pechbrunn und am Steinbruch Heß im Naturschutzgebiet Wojaleite in Bayern, im Meteoriten Trebbin, der 1988 nahe der gleichnamigen Stadt in Brandenburg niederging, in den Bergwerken Ludwigshoffnung bei Bellnhausen und Versöhnung bei Rachelshausen in Hessen sowie an einigen Stellen in Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und Sachsen gefunden werden. In Österreich wurde das Mineral bisher an vielen Stellen in den Hohen Tauern wie unter anderem im Fundgebiet Torleiten in der Kärntener Goldberggruppe, in der Grube Gaiswand am Haidbachgraben und in einer Scheelit-Lagerstätte im Felbertal sowie in der Smaragd-Lagerstätte am Leckbachgraben im Habachtal im Salzburger Land. Daneben fand es sich in Kärnten noch an mehreren Stellen im Bezirk Friesach-Hüttenberg, bei Wolfsbach in der niederösterreichischen Gemeinde Drosendorf-Zissersdorf, bei St. Johann im Pongau in Salzburg sowie an weiteren Stellen in der Steiermark und in Tirol. Weitere Fundorte liegen unter anderem in Afghanistan, Ägypten, Albanien, Argentinien, Australien, Äthiopien, Bolivien, Botswana, Brasilien, Bulgarien, Burkina Faso, China, Deutschland, Finnland, Frankreich, Ghana, Griechenland, Grönland, Indien, Indonesien, Italien, Jamaika, Japan, Jemen, Kanada, Kasachstan, Demokratische Republik Kongo, Nord- und Südkorea, Kuba, Madagaskar, Marokko, Mexiko, Namibia, Neukaledonien, Neuseeland, Norwegen, Oman, Pakistan, Philippinen, Polen, Portugal, Rumänien, Russland, Schweden, Schweiz, Sierra Leone, Simbabwe, Slowakei, Spanien, Südafrika, Trinidad und Tobago, Tschechien, Türkei, Uganda, Ukraine, Ungarn, im Vereinigten Königreich (Großbritannien), in den Vereinigten Staaten (USA) und in Vietnam. Auch in Gesteinsproben aus dem Mittelatlantischen Rücken sowie aus dem Mare Crisium auf dem Mond und im Kometenstaub von Wild 2 konnte Pentlandit nachgewiesen werden. Die bedeutendste Lagerstätte befindet sich in Greater Sudbury (Kanada). Weitere Vorkommen von Pentlandit sind in Québec (Kanada), Kalifornien, Norwegen, Südafrika und Russland zu finden.
