La falena femminile ha un’apertura alare di 36-49 mm; l’apertura alare del maschio è di 31-39 mm. Entrambi i sessi hanno un torace peloso. Le ali anteriori sono grigio-cenere opaco; le venature, i margini e le tre bande trasversali sono più scure. Le ali posteriori sono bianche, grigio-frangiate, con una caratteristica macchia scura nella regione anale.
Le masse cilindriche dell’uovo variano in lunghezza da 4 a 5 cm. Sono coperti con le squame del ciuffo anale femminile, che imita i germogli di pino.
Le larve si sviluppano attraverso cinque istars e il bruco pieno è di circa 40 mm di lunghezza. La capsula della testa è nera. Il corpo del bruco di prima istanza è opaco verde mela. Dopo la seconda muta, il bruco assume il suo aspetto definitivo e appaiono le chiazze rossastre dorsali urticanti su ogni segmento del corpo, disposte a coppie. Il tegumento e i peli che rivestono il corpo variano considerevolmente con provenienze diverse. In generale, il tegumento è più scuro nelle zone più fredde e varia dal grigio-bluastro opaco al nero.
La pupa avviene nel terreno in un bozzolo di seta ovale, bianco ocra. Le pupe sono lunghe circa 20 mm, ovali e di colore giallo-brunastro chiaro che successivamente diventa bruno-rossastro scuro
Il ciclo vitale di T. pityocampa è normalmente annuale ma può estendersi per oltre 2 anni ad alta quota o alle latitudini settentrionali. Lo sviluppo dura 6 mesi nelle condizioni più favorevoli, ma il quarto e il quinto periodo possono essere prolungati in inverno. Lo stadio pupale può essere prolungato considerevolmente dalla diapausa.
Poche ore dopo l’emergenza e l’accoppiamento, le femmine ovipositano sui pini più vicini. Le uova sono deposte in masse cilindriche attorno a coppie di aghi; la maggior parte delle masse di uova sono deposte sui germogli periferici della corona e contengono 70-300 uova.
Dopo 30-45 giorni, le uova si schiudono. Le larve si aggregano in colonie e filano nidi di seta, che si allargano fino al quarto instar quando viene costruito il nido invernale definitivo. In generale, questo si trova alle punte dei rami nella parte superiore della corona. Al terzo instar appaiono chiazze di capelli urticanti.
La pupa ‘processioni’ si verificano nel tardo inverno e all’inizio della primavera. I bruchi si muovono in un file alla ricerca di un sito adatto per tunnel sotterraneo e pupate nel terreno. La pupa avviene ad una profondità di circa 10 cm e le pupe entrano in diapausa. Alcune pupe potrebbero non produrre adulti nell’anno della pupa, il periodo della diapausa che si estende fino all’anno successivo o più a lungo.