Hatzegopteryx thambema era nativo do período Cretáceo Superior, aproximadamente 66 milhões de anos atrás, na região que hoje é conhecida como Transilvânia, Romênia. Esta região fazia parte da antiga ilha de Hațeg, localizada dentro do Mar de Tétis, que cobria grande parte do sudeste da Europa naquela época.

Hatzegopteryx habitava um ambiente subtropical a tropical com clima quente. A ilha de Hațeg, onde esta espécie vivia, era caracterizada por uma variedade de ecossistemas, incluindo áreas costeiras, planícies aluviais e regiões florestadas. O clima teria sido relativamente úmido, suportando vegetação exuberante que incluía plantas coníferas e angiospermas.

Como um grande pterossauro azhdarchídeo, Hatzegopteryx provavelmente ocupava o nicho ecológico de um predador de topo ou necrófago. Pode ter forrageado tanto em terra quanto em áreas costeiras, caçando pequenos vertebrados, carniça ou possivelmente até pequenos dinossauros, dadas suas dimensões maciças e estrutura craniana robusta. O tamanho limitado da ilha sugere que tinha poucos concorrentes, permitindo-lhe explorar uma ampla gama de fontes alimentares.