分布于阿尔巴尼亚、奥地利、白俄罗斯、波斯尼亚和黑塞哥维那、保加利亚、中国、克罗地亚、捷克共和国、爱沙尼亚、芬兰、德国、匈牙利、意大利、日本、哈萨克斯坦、韩国、朝鲜、拉脱维亚、立陶宛、马其顿、蒙古、黑山、挪威、波兰、罗马尼亚、俄罗斯联邦、塞尔维亚、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、乌克兰。 在中国分布于黑龙江、内蒙古东北部、北京、辽宁、吉林、河南、四川、青海和新疆等地。稀有留鸟。北方亚种分布于中国东北的大兴安岭、小兴安岭； 东北亚种在吉林、辽宁的长白山区，在河北也有分布。

长尾林鸮是中大型夜行性猛禽。体长45-54厘米，体重452-842克。头部较圆，没有耳簇羽，面盘显著，为灰白色，具细的黑褐色羽干纹。皱领也很显著。体羽大多为浅灰色或灰褐色，有暗褐色条纹，下体的条纹特别延长，而且只有纵纹，没有横斑。尾羽较长，稍呈圆形，具显著的横斑和白色端斑。虹膜暗褐色，嘴黄色，爪角褐色。 大小量度：体重♂452-551克，♀502-842克；体长♂488-532毫米，♀450-538毫米；嘴峰♂33-36毫米，♀34-42毫米；翅♂313-347毫米，♀310-348毫米；尾♂249-273毫米，♀225-279毫米；跗蹠♂55-68毫米，♀46-73毫米。（注：♂雄性；♀雌性）

长尾林鸮除繁殖期成对活动外，通常单独活动。白天大多栖息在密林深处，直立地站在靠近树干的水平粗枝上，由于体色与树的颜色很相似，因此虽然不算十分隐蔽，也很难被发现。有时白天也活动和捕食。寒冷的冬天常在树洞中躲避风雪，有时甚至敲击树干也不飞出。多活动于树林的中下层，只有在进行远距离飞行时才越过树冠之上。当追捕松鼠时则随松鼠的上下而起落，常边飞边发出“呼呼”的恫吓声。飞行时两翅煽动幅度较大，飞行轻快而无声响。多呈波浪式飞行。一般飞行距离不远，每次多在50-60米左右。 除繁殖期常发出“蹦蹦——蹦蹦——”的短促而粗犷的叫声外，其他时候一般很少鸣叫。它的叫声略似中杜鹃的声音，但较中杜鹃的声音长而响亮。求偶叫声为深沉悠远的whoohoo，四秒钟后转为whoohoo owhoohoo。也发出一连串约八个音的poo声，升调收尾。雌鸟叫声类似但较沙哑，也作似kuveh声如鹭。告警叫声khau khau似犬吠。 主要以田鼠、棕背鼠、黑线姬鼠等为食，也吃昆虫、蛙、鸟、兔，以及松鸡科的一些大型鸟类。