Anche se la maggior parte delle falene della processionaria del pino vivono solo un anno, alcune in alta quota o in zone più settentrionali possono sopravvivere per più di due anni. Le falene adulte depongono le loro uova vicino alle cime dei pini. Dopo la schiusa, la larva mangia gli aghi di pino mentre progredisce attraverso cinque stadi di sviluppo. Per mantenere condizioni di vita favorevoli, vengono costruiti nidi di seta durante l’inverno. Verso l’inizio di aprile, i bruchi lasciano i nidi nella processione per cui la specie è conosciuta. Si nascondono sottoterra ed emergono alla fine dell’estate. Un alto numero di adulti viene prodotto negli anni con una primavera calda.
Le uova vengono deposte in corpi cilindrici che vanno dai 4 ai 5 cm di lunghezza. Le uova sono coperte da squame che provengono dalla femmina e imitano i germogli di pino.
La larva è un importante parassita delle foreste, vivendo in comune in grandi “tende”, di solito nei pini, ma occasionalmente in cedri o larici, marciando fuori di notte in fila indiana (da qui il nome comune) per nutrirsi degli aghi. Ci sono spesso diverse tende di questo tipo in un singolo albero. Quando sono pronte per impuparsi, le larve marciano nel loro solito modo verso il suolo, dove si disperdono per impuparsi singolarmente sulla superficie o appena sotto di essa.
Fabre condusse un famoso studio sul bruco processionario del pino in cui un gruppo di essi si seguiva a testa coda in un cerchio intorno al bordo di un vaso di fiori; continuarono a marciare in cerchio per una settimana. Ha descritto l’esperimento nel suo libro del 1916 ‘The Life of the Caterpillar’. Lo studio è stato citato innumerevoli volte da relatori ispiratori e religiosi che lo vedono come una metafora per seguire ciecamente un leader o per confondere l’attività con la realizzazione. Fabre considerava i suoi bruchi come degli automi senza cervello, intrappolati perché pre-programmati a seguire ciecamente delle piste, in questo caso quella infinita che avevano tracciato intorno al bordo circolare del vaso. Studi più recenti, tuttavia, indicano che i bruchi erano in realtà fisicamente intrappolati sullo stretto bordo della pentola, i loro piedi incapaci di ottenere l’acquisto sicuro che sarebbe necessario per scendere le sue ripide pareti verticali. In un esperimento, gruppi di bruchi processionari della stessa età di quelli osservati da Fabre sono stati posti su un tavolo piatto e circondati da un anello di vetro circolare, 8 pollici di diametro e 1 pollice di altezza. I bruchi si sono presto spostati sul bordo dell’arena dove hanno cominciato a girare in cerchio, uno dietro l’altro. Furono lasciati processionare in questo modo finché non ebbero una scia ben stabilita lungo il bordo dell’anello. L’anello è stato poi rimosso, liberando i bruchi da qualsiasi vincolo alla loro attività che non fosse la loro traccia. Le processioni circolari persistevano per una media di appena due minuti prima che i bruchi si allontanassero in linea retta. Tuttavia, quando le tracce circolari sono state stabilite in modo simile dai bruchi più giovani, hanno continuato a girare per 12 ore dopo che il vincolo fisico è stato rimosso, un tempo considerevole ma molto inferiore ai sette giorni osservati da Fabre.
Lo stadio pupale della falena avviene in un bozzolo di seta bianca sotto terra. Le pupe misurano circa 20 mm e sono di un colore giallo-brunastro pallido che cambia in un marrone rossastro scuro.
Da adulto, T. pityocampa ha le ali anteriori prevalentemente marrone chiaro con macchie marroni. Le ali posteriori della falena sono bianche. Le femmine hanno un’apertura alare maggiore, da 36 a 49 mm, rispetto ai 31-39 mm del maschio. Gli adulti vivono solo un giorno, quando si accoppiano e depongono le uova. La loro diffusione dipende da quanto la femmina è in grado di volare durante il suo breve periodo da adulta. La sua distanza media di volo è di 1,7 km (1,1 mi), con un massimo registrato di 10,5 km (6,5 mi). La specie vola da maggio a luglio.