La polilla femenina tiene una envergadura de 36-49 mm; la envergadura del macho es de 31-39 mm. Ambos sexos tienen un tórax peludo. Las alas anteriores son de color gris ceniciento opaco; las venas, los márgenes y las tres bandas transversales son más oscuras. Las alas posteriores son blancas, con flecos grises, con una característica mancha oscura en la región anal.

Las masas cilíndricas de huevos varían en longitud de 4 a 5 cm. Están cubiertas con las escamas del penacho anal femenino, que imita los brotes de pino.

Las larvas se desarrollan a través de cinco estadios y la oruga adulta tiene aproximadamente 40 mm de longitud. La cápsula de la cabeza es negra. El cuerpo de la oruga de primer estadio es de color verde manzana opaco. Después de la segunda muda, la oruga asume su aspecto definitivo y aparecen las manchas de pelo urticantes dorsales rojizas en cada segmento del cuerpo, dispuestas en pares. El tegumento y los pelos que visten el cuerpo varían considerablemente con diferentes procedencias. En general, el tegumento es más oscuro en las áreas más frías y varía de gris azulado opaco a negro.

La pupación tiene lugar en el suelo en un capullo ovalado de seda blanco ocre. Las pupas son de unos 20 mm de longitud, ovaladas, y de un color amarillo pardusco pálido que luego cambia a marrón rojizo oscuro

El ciclo de vida de T. pityocampa es normalmente anual, pero puede extenderse durante 2 años a gran altitud o en latitudes septentrionales. El desarrollo dura 6 meses en las condiciones más favorables, pero los estadios cuarto y quinto pueden prolongarse en invierno. La etapa pupal puede prolongarse considerablemente por diapausa.

Unas horas después de la emergencia y el apareamiento, las hembras ovipositan en los pinos más cercanos. Los huevos se ponen en masas cilíndricas alrededor de pares de agujas; la mayoría de las masas de huevos se ponen en los brotes periféricos de la corona y contienen de 70 a 300 huevos.

Después de 30-45 días, los huevos eclosionan. Las larvas se agregan en colonias y nidos de seda, que se agrandan hasta el cuarto estadio cuando se construye el nido definitivo de invierno. En general, se encuentra en las puntas de las ramas en la parte superior de la corona. En el tercer estadio aparecen manchas de pelo urticantes.

Las procesiones de pupas ocurren a finales de invierno y principios de primavera. Las orugas se mueven en una lima en busca de un sitio adecuado para hacer túneles subterráneos y convertirse en pupas en el suelo. La pupa tiene lugar a una profundidad de unos 10 cm y las pupas entran en la diapausa. Algunas pupas pueden no producir adultos en el año de la pupación, el período de diapausa se extiende hasta el año siguiente o más.