De flesta tallprocessionärsfjärilar lever bara ett år, men vissa på höga höjder eller i nordligare områden kan överleva i över två år. De vuxna malarna lägger sina ägg nära tallarnas toppar. Efter kläckningen äter larverna tallnålar medan de genomgår fem utvecklingsstadier. För att bibehålla gynnsamma levnadsförhållanden byggs silkesnäckor under vintern. I början av april lämnar larverna boet i den procession som arten är känd för. De gräver sig ner under jorden och kommer ut i slutet av sommaren. Ett stort antal vuxna produceras under år med en varm vår.
Äggen läggs i cylindriska kroppar som är mellan 4 och 5 cm långa. Äggen är täckta med fjäll som kommer från honan och som efterliknar tallskott.
Larven är en viktig skogsskadegörare, som lever gemensamt i stora ”tält”, vanligen i tallar men ibland i cederträd eller lärk, och som på natten marscherar ut i en enda fil (därav det gemensamma namnet) för att äta av barr. Det finns ofta flera sådana tält i ett enda träd. När larverna är redo att förpuppa sig marscherar de på sitt vanliga sätt till marken, där de sprider sig för att förpuppa sig enskilt på eller strax under ytan.
Fabre utförde en berömd studie på tallprocessionslarven där en grupp av dem följde med huvudet mot svansen i en cirkel runt kanten på en blomkruka; de fortsatte att marschera i cirkeln i en vecka. Han beskrev experimentet i sin bok ”The Life of the Caterpillar” från 1916. Studien har citerats otaliga gånger av inspirerande och religiösa talare som ser den som en metafor för att blint följa en ledare eller för att förväxla aktivitet med prestation. Fabre betraktade sina larver som tanklösa automater, fångade eftersom de var förprogrammerade att blint följa spår, i det här fallet det ändlösa spår som de hade lagt ut runt den cirkulära kanten på krukan. Nyare studier visar dock att larverna i själva verket var fysiskt fångade på den smala kanten av krukan, eftersom deras fötter inte kunde få det säkra fotfäste som skulle behövas för att ta sig ner från de branta, vertikala väggarna. I ett experiment placerades grupper av processionslarver i samma ålder som de som Fabre observerade på en platt bordsskiva och omgavs av en cirkulär glasring med en diameter på 8 tum och en höjd på 1 tum. Larverna flyttade sig snart till kanten av arenan där de började cirkulera, en bakom en annan. De tilläts processionera på detta sätt tills de hade ett väletablerat spår längs ringens kant. Ringen avlägsnades sedan, vilket befriade larverna från alla andra hinder för deras aktivitet än deras spår. De cirkulära processionerna pågick i genomsnitt i bara två minuter innan larverna marscherade iväg i en rak linje. När cirkulära spår etablerades på ett liknande sätt av yngre larver fortsatte de dock att cirkulera så länge som 12 timmar efter det att den fysiska begränsningen avlägsnats, en avsevärd tid men långt ifrån de sju dagar som Fabre observerade.
Mottets puppstadium sker i en vit silkesaktig kokong under jord. Puppan mäter cirka 20 mm och har en blek brungul färg som övergår i en mörk rödbrun färg.
Som vuxen har T. pityocampa övervägande ljusbruna framvingar med bruna markeringar. Nattfjärilens bakvingar är vita. Honorna har ett större vingspann på 36 till 49 mm, jämfört med hanens 31 till 39 mm. Vuxna individer lever bara en enda dag, då de parar sig och lägger ägg. Hur långt de kan sprida sig beror på hur långt honan kan flyga under sin korta tid som vuxen. Hennes genomsnittliga flygsträcka är 1,7 km, med ett maximalt registrerat avstånd på 10,5 km. Arten flyger från maj till juli.