灰林鸮在中国以内分布于东北西南部、河北东北部、山东、陕西、湖北、四川、甘肃南部、贵州、云南、西藏南部、广西、广东和台湾。中国以外分布于欧洲、西伯利亚西部、中亚、朝鲜、印度和非洲西北部。

灰林鸮头圆，无耳羽簇，面盘明显、橙棕色，羽端黑色具白色羽干纹，前额黑褐色，头顶和后颈黑色，羽缘具大的橙棕色斑；眼先及眉纹白色具黑褐色羽干纹和端斑，皱翎褐色，两翻末端具棕白色斑纹。上体黑褐色具橙棕色横斑和斑点，尤以上背和肩较粗著，肩羽外翈大部为茶黄白色，形成一道明显的茶黄白色肩斑。翅上覆羽暗褐色具细的橙棕色斑点，中覆羽具大的橙棕色亚端斑，大覆羽亚端斑呈卵圆形，棕黄色或白色，初级覆羽黑褐色具不明显的浅褐色横斑及斑点。飞羽暗褐色具浅棕白色横斑及灰褐色端斑。尾羽暗褐色，具6道棕色横斑和灰白色端斑。颏及上喉棕栗色具黑褐色中央斑，两翈尖端白色，下喉纯白色，其余下体橙棕色具黑褐色横斑和端斑，腹中央浅棕黄色，两胁具白色小斑点。跗蹠和趾均被羽，棕黄色具浅褐色波状横斑。 灰林鸮的虹膜暗褐色，嘴角褐色，先端腊黄色，爪角黄褐色（华南亚种）。 大小量度：体重♂322-485克，♀416-909克；体长♂370-486毫米，♀386-400毫米；嘴峰♂29-35毫米，♀32-36毫米；翅♂290-315毫米，♀300-320毫米；尾♂160-192毫米，♀186-198毫米；跗蹠♂55-65毫米，♀50-59毫米。

灰林鸮常成对或单独活动。夜行性，白天多躲藏在茂密的森林中，一动不动地、直立地栖息在靠近树干而又有浓密枝叶的粗枝上，黄昏和晚上才出来活动和猎食，有时在阴暗的白天和树林深处亦出来活动。主要以啮齿类为食，也吃小鸟、蛙、小型兽类和昆虫，偶尔在水中捕食鱼类。在城市中，灰林鸮主要猎食其他鸟类。捕食方式主要是等候在树枝头，当猎物出现时，从高处俯冲下来捉住猎物。灰林鸮一般会吞下整只猎物，并会吐出不能消化的部分，这些部分包括毛及骨头等，并会在树下作为筑巢之用。在夜灰林鸮能够捕捉较细小的猫头鹰，但年轻的灰林鸮有可能被雕鸮、苍鹰或狐狸等猎杀。灰林鸮会发出咕咕声。雄鸟的叫声反映了它们的健康及精力状况：当它们少用高频的时候，显示它们的血虫负荷较高；若它们使用较有限的频率时，即它们视对方是入侵者。