La polilla hembra tiene una envergadura alar de 36-49 mm y el macho 31-39 mm. Ambos sexos tienen un tórax peludo. Las alas delanteras tienen un color gris ceniza apagado; las venas, márgenes y las tres bandas transversales son más oscuras. Las alas traseras son blancas, con flecos grises y un característico punto oscuro en la zona anal.

Las masas cilíndricas de huevos tienen un largo de 4 a 5 cm. Están cubiertas con las escamas del mechón anal femenino, que se parece a los brotes del pino.

Las larvas pasan por cinco estadios larvales y la oruga totalmente desarrolla mide unos 40 mm de largo. Su cápsula cefálica es negra. El cuerpo de la oruga del primer estadio tiene un color verde manzana apagado. Tras la segunda muda, la oruga adquiere su aspecto definitivo y aparecen las quetas urticantes dorsales rojizas en cada segmento del cuerpo y colocadas por pares. El tegumento y los pelos que cubren el cuerpo varían considerablemente en función de la procedencia. Por lo general, el tegumento es más oscuro en zonas más frías y varía de gris azulado apagado a negro.

La pupación tiene lugar en el suelo en un capullo sedoso, ovalado y de color blanco ocre. Las pupas miden unos 20 mm de largo, son ovaladas y tienen un color amarillo parduzco claro que, más adelante, cambia a marrón rojizo oscuro.

El ciclo de vida de T. pityocampa suele ser anual pero puede alargarse a más de 2 años a gran altura o en latitudes septentrionales. El desarrollo dura 6 meses bajo las condiciones más favorables, pero los estadios cuarto y quinto se pueden alargar en el invierno. El estadio pupal se puede prolongar considerablemente por la diapausa.

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

Los huevos emergen tras 30-45 días. Las larvas se agrupan en colonias y producen nidos de seda, que aumentan de tamaño hasta el cuarto estadio cuando se construye el nido de invierno. Por lo general, suelen situarse en los extremos de las ramas en la parte superior de la corona. En el tercer estadio aparecen parches de pelos urticantes.

Las ‘procesiones’ de pupación tienen lugar a finales del invierno y principios de la primavera. Las orugas se mueven en fila buscando un sitio indicando para hacer una galería y pupar en el suelo. La pupación tiene lugar a una profundidad de unos 10 cm y la pupa entra en diapausa. Algunas pupas no producen adultos en el año de pupación, prolongándose la diapausa hasta el año siguiente o más.