Благоприятные условия для размножения сосновый шелкопряд находит в сосновых борах на сухих песчаных почвах. Предпочитает чистые изреженные насаждения, избегает сырых мест. Лёт бабочки начинается во второй половине июня, обычно в сумерки и ночью, и продолжается до июля. Самка откладывает яички кучками по 50 штук — всего до 300 яичек. Стадия яйца растягивается на 14—25 дней, благоприятной температурой является 250. Температура ниже 17—180 задерживает развитие яиц, а 36—500 вызывает их гибель.Вылупившиеся через 14—25 дней 16-ногие гусенички держатся скученно в течение суток, а затем всползают на вершину ветвей и питаются до наступления осенних холодов, обгрызая в основном старую хвою.В конце сентября — начале октября гусеницы спускаются на землю, забираясь в подстилку, под мох и старую опавшую хвою под кроной дерева. В марте — апреле следующего года начинается выход гусениц с мест зимовки. Перезимовавшие гусеницы в весенний период отличаются прожорливостью; всползая на кроны, они объедают старую хвою, а при массовом размножении — также и молодую, обгладывают почки, майские побеги и кору на прошлогодних побегах. К началу июня гусеницы достигают полного развития. Взрослая гусеница в день съедает 60 хвоинок, а за период своего развития от выхода из яйца до окукливания 1000 хвоинок сосны (около 36 г).
В июне гусеницы вокруг себя свивают коконы, прикрепляют их к хвое, к веточкам, к коре и внутри коконов превращаются в куколки, из которых через 2—3 недели появляются новые бабочки. Генерация одногодовая, однако иногда некоторый процент гусениц зимует два раза и развитие шелкопряда растягивается до двух лет. Сосновый шелкопряд считается весьма опасным вредителем сосновых насаждений.
Из многочисленных врагов и паразитов его следует указать на такие: ежи, землеройки, уничтожающие гусениц на зимовке; птицы, уничтожающие яйца гусениц и куколок, бабочек: синицы, поползени, пищухи, иволги, кукушки, скворцы, удоды, козодои, кобчики, совы.
Из паразитов гусениц шелкопряда заслуживают внимания несколько видов мух, которые паразитируют в яйцах шелкопряда.
Гусеницы шелкопряда погибают от болезней, вызываемых грибками. Пораженные болезнью, вызываемой грибками (мюскардина), гусеницы представляют собой мумифицированные трупы, внутри которых белая мучнистая масса.