Hoewel de meeste dennenprocessierupsen maar één jaar leven, kunnen sommige op grote hoogten of in noordelijker streken meer dan twee jaar overleven. De volwassen motten leggen hun eitjes in de buurt van de toppen van de dennenbomen. Nadat ze uit het ei zijn gekomen, eten de larven dennennaalden terwijl ze vijf ontwikkelingsstadia doorlopen. Om gunstige levensomstandigheden te behouden, worden in de winter zijden nesten gebouwd. Rond begin april verlaten de rupsen de nesten in de processie waar de soort bekend om staat. Ze graven zich in onder de grond en komen aan het eind van de zomer uit. In jaren met een warm voorjaar worden grote aantallen adulten geproduceerd.
De eitjes worden gelegd in cilindervormige lichamen van 4 tot 5 cm lang. De eitjes zijn bedekt met schubben die van het vrouwtje komen en dennenscheuten nabootsen.
De larve is een grote plaag in het bos, die gemeenschappelijk in grote “tenten” leeft, meestal in dennenbomen maar soms in ceder of lariks, en ’s nachts in een enkele rij naar buiten marcheert (vandaar de gewone naam) om zich met de naalden te voeden. Er zijn vaak meerdere van zulke tenten in één boom. Als ze klaar zijn om te verpoppen, marcheren de larven op hun gebruikelijke manier naar de grond, waar ze zich verspreiden om zich afzonderlijk op of vlak onder het oppervlak te verpoppen.
Fabre deed een beroemde studie over de dennenprocessierups waarbij een groep van hen kop aan staart in een cirkel rond de rand van een bloempot volgde; zij bleven een week lang in de cirkel marcheren. Hij beschreef het experiment in zijn boek “The Life of the Caterpillar” uit 1916. Het onderzoek is ontelbare malen aangehaald door inspirerende en religieuze sprekers die het beschouwen als een metafoor voor het blindelings volgen van een leider of voor het verwarren van activiteit met verwezenlijking. Fabre beschouwde zijn rupsen als hersenloze automaten, gevangen omdat ze voorgeprogrammeerd waren om blindelings sporen te volgen, in dit geval het eindeloze spoor dat ze hadden uitgezet rond de cirkelvormige rand van de pot. Recentere studies tonen echter aan dat de rupsen eigenlijk fysiek gevangen zaten op de smalle rand van de pot, omdat hun voeten niet in staat waren zich veilig te verschansen om van de steile, verticale wanden af te dalen. In één experiment werden groepen processierupsen van dezelfde leeftijd als die van Fabre op een vlak tafelblad geplaatst en omgeven door een ronde glazen ring met een diameter van 8 inch en een hoogte van 1 inch. De rupsen bewogen zich spoedig naar de rand van de arena, waar zij achter elkaar begonnen te cirkelen. Men liet ze op deze manier rondlopen tot ze een goed gevestigd spoor hadden langs de rand van de ring. Daarna werd de ring verwijderd, waardoor de rupsen geen andere beperking meer hadden dan hun spoor. De cirkelvormige optochten duurden gemiddeld slechts twee minuten voordat de rupsen in een rechte lijn wegmarcheerden. Wanneer echter jongere rupsen op soortgelijke wijze cirkelvormige sporen trokken, bleven zij nog 12 uur rondcirkelen nadat de fysieke belemmering was opgeheven, een aanzienlijke tijd maar veel korter dan de zeven dagen die door Fabre werden waargenomen.
Het popstadium van de mot vindt plaats in een witte zijden cocon onder de grond. De poppen meten ongeveer 20 mm en zijn bleek bruingeel van kleur die overgaat in donker roodbruin.
Als volwassene heeft T. pityocampa overwegend lichtbruine voorvleugels met bruine aftekeningen. De achtervleugels van de mot zijn wit. Vrouwtjes hebben een grotere spanwijdte van 36 tot 49 mm (1,4 tot 1,9 in), vergeleken met 31 tot 39 mm (1,2 tot 1,5 in) van een mannetje. Volwassen dieren leven maar één dag, wanneer ze paren en eieren leggen. Hoe ver ze zich kunnen verspreiden, hangt af van hoe ver het vrouwtje kan vliegen tijdens haar korte periode als volwassene. Haar gemiddelde vliegafstand is 1,7 km, met een maximum van 10,5 km. De soort vliegt van mei tot juli.