Biologia i ekologia Rozwój Bylina, geofit. Kwitnie w maju i pierwszej połowie czerwca. Kwiaty imitują budową kwiaty roślin miododajnych, jednak nie wytwarzają nektaru. Zapylany jest przez błonkówki. Rozmnaża się także wegetatywnie. Tylko niewielka część kwiatów związuje owoce. Siedlisko Rośnie w świetlistych lasach i zaroślach, na suchych łąkach, szczególnie na glebach wapiennych. Najwyżej położone stanowiska sięgają 2000 m n.p.m.. W Polsce najwyżej notowany był w Świeradowie-Zdroju w Sudetach i koło Szczawnicy w Pieninach, ale brak danych co do wysokości tych stanowisk.
Genetyka Liczba chromosomów 2n = 42. Storczyk kukawka typowy tworzy mieszańce z storczykiem purpurowyym (Orchis purpurea), Orchis simia i Orchis punctulata oraz międzyrodzajowe z Aceras. Oprócz typowej formy gatunku wyróżniono podgatunek Orchis militaris subsp. stevenii (Rchb.f.) B.Baumann & al. Występuje on tylko we wschodniej Turcji, w Azerbejdżanie, Abchazji i Gruzji.
Zagrożenia i ochrona Roślina objęta jest w Polsce ścisłą ochroną gatunkową.