Ocorrendo como um mineral acessório menor, o xenotime é encontrado em pegmatitos e outras rochas ígneas, bem como em gnaisses ricos em mica e quartzo. Os minerais associados incluem biotita e outras micas, minerais do grupo da clorita, quartzo, zircão, certos feldspatos, analcima, anatásio, brookita, rutilo, siderita e apatita. O xenotime também é conhecido por ser diagenético: pode se formar como grãos minúsculos ou como revestimentos extremamente finos (menos de 10 µ) em grãos de zircão detríticos em rochas sedimentares siliciclásticas. A importância desses depósitos diagenéticos de xenotime na datação radiométrica de rochas sedimentares está apenas começando a ser percebida. Descoberto em 1824, a localidade-tipo do xenotime é Hidra (Hitterø), Flekkefjord, Vest-Agder, Noruega. Outras localidades notáveis incluem: Arendal e Tvedestrand, Noruega; Novo Horizonte, São Paulo, Novo Horizonte, Bahia e Minas Gerais, Brasil; Madagascar e Califórnia, Colorado, Geórgia, Carolina do Norte e New Hampshire, Estados Unidos. Uma nova descoberta de xenotime gemmy, mudança de cor (marrom para amarelo) foi relatada no Afeganistão e foi encontrada no Paquistão. Ao norte do Monte Funabuse na Prefeitura de Gifu, Japão, uma rocha basáltica notável é extraída em uma colina chamada Maru-Yama: cristais de xenotime e zircão dispostos em um padrão radiante de flor são visíveis em fatias polidas da rocha, que é conhecido como pedra de crisântemo (traduzido do japonês 菊 石 kiku-ishi). Esta pedra é muito apreciada no Japão por seu valor ornamental. Pequenas tonelagens de areia xenotime são recuperadas em associação com a mineração de estanho na Malásia, etc. e são processadas comercialmente. O conteúdo de lantanídeos é típico de minerais de "ítrio-terra" e corre cerca de dois terços de ítrio, com o restante sendo principalmente os lantanídeos pesados, onde os lantanídeos pares (como Gd, Dy, Er ou Yb), cada um estando presente em cerca do nível de 5%, e os lantanídeos de números ímpares (como Tb, Ho, Tm, Lu), cada um estando presente em cerca do nível de 1%. O disprósio é geralmente o mais abundante dos pesados de números pares, e o hólmio é o mais abundante dos pesados de números ímpares. Os lantanídeos mais leves são geralmente melhor representados na monazita, enquanto os lantanídeos mais pesados estão no xenotime.