Трапляється повсюдно. Пошкоджує понад 300 видів рослин. Однак незважаючи на багатоїдність віддає перевагу дубу, тополі та плодовим.

Самка з розмахом крил до 75 мм; черевце товсте, масивне, вкрите густими бурими волосками; крила бруднуватобілі з чорними зигзагоподібними лініями; вусики чорні, слабкогребінчасті. Самець з розмахом крил до 45 мм, черевце тонке, вусики бурі, перисті; крила буруватосірі з поперечними смугами, задні крила бурі зі світлішою бахромою. Яйце розміром 0,8 – 1,3 мм, жовтувате, сплощене. Гусениця завдовжки 50 – 75 мм, сіруватобура, волосиста, на тергітах перших п’яти сегментів по дві сині, а на останніх — по дві червоні бородавки, по боках дрібні червонуваті бородавки; голова жовта; у першому і другому віках вкриті довгими волосками з пухирцеподібними здуттями посередині (аерофори), які сприяють перенесенню гусениць вітром часто на значні відстані. Лялечкисамки 37 мм, лялечкисамці — 18 мм завдовжки, темнокоричневі, майже чорні, матові, в іржавобурих волосках.

Зимують сформовані гусениці в яйцевих оболонках. Гусениці стійкі до низьких температур (–25…–30 °С) і перезволоження. Відродження гусениць відбувається у квітні, під час розпускання бруньок, на ранній формі дуба звичайного. Вихід гусениць розтягнутий і триває 12 – 15 діб. У прохолодну погоду відроджені гусениці сидять на кладці від кількох годин до доби. Потім мігрують у крону, де впродовж 35 – 50 діб живляться листками, спочатку скелетуючи, а пізніше грубо об’їдаючи їх. У молодших віках тримаються на найбільш прогрітих сонцем боках крони дерева.

За час розвитку гусениці самців проходять п’ять, самок — шість віків. Приблизно в середині червня вони заляльковуються без кокона, прикріплюючи себе нечисленними павутинними нитками до гілок у кроні, до стовбурів, у тріщинах кори. У Лісостепу літ починається наприкінці червня. Метелики не живляться. Самки живуть 7 – 10, самці — до 5 діб. Після спарювання самки весь свій запас яєць відкладають на нижній частині стовбура (іноді на пеньках, камінні, стовпах), укриваючи яйця волосками зі свого черевця, що надає кладці вигляду коричневосірих подушечок. Плодючість становить у середньому 300 – 450 яєць, максимальна перевищує тисячу яєць. Сформовані в яйцевих оболонках гусениці впадають у діапаузу до весни наступного року. Генерація однорічна.

При масовому розмноженні гусениці непарного шовкопряда повністю об’їдають листя на значних площах насаджень, що часто призводить до засихання дерев. Гусениці з 4 – 5 яйцекладок (при чисельності 300 яєць у кладці) можуть майже повністю знищити листя 50 – 60річного дерева.

У зниженні чисельності непарного шовкопряда важливу роль відіграють близько 200 видів ентомофагів, а також хвороби. Відкладені яйця заражають їздці з роду Anastatus (Anastatus japonicus Ashm., гусениць молодших віків — браконіди — Apanteles porthetria Mues., A. liparidis Bouche, Meteorus versicolor Wesm., M. gyrator Thunb., Anilasta tricineta Hol., Casinaria tenuiventris Grav. Гусениць останніх віків заражають двокрилі — Blepharipa pratensis Mg., Parasetigena silvestris R.D., Drino incospicua Mg., Exorista larvarum L., Tachina larvarum L. На лялечках паразитують іхневмоніди — Apechtis rufata Gmel., Itoplectis viduata Grav., Ischnus inguisitorius Mull., Lymantrichneumon disparis Poda. та ін.

Шкідника знищують красотіл, чотирикрапковий мертвоїд, птахи — зозуля, іволга, зяблик, дятел, сойка, синиці. У роки з високою вологістю спостерігається значна загибель гусениць від хвороб.

Заходи захисту. Приваблення в насадження і охорона комахоїдних птахів. Обробка на деревах старшого віку яйцекладок нафтою або соляровим маслом за допомогою жорсткої щітки. Перед відродженням гусениць — накладання на стовбури вище від яйцекладок клейових поясів. За наявності 1 – 2 яйцекладок на дереві — обробка біопрепаратами або інсектицидами на початку міграції гусениць у крону.