晴天時には地上の落葉の下などに潜伏してじっとしているが、大型動物が接近すると表に出て、あるいは草に登って体を長く伸ばして直立し、その先端をあちこち振り回すように動かす。動物の接近は吸盤の周囲にある器官で二酸化炭素や熱（体温）などによって感知するものとされる。動物に触れるとすぐにとりつき、前後の吸盤でシャクトリムシのように移動し、皮膚の柔らかいところにとりついて吸血を始める。一般には、シカやイノシシが主な宿主とされている。他にツキノワグマ、ノウサギ、タヌキ、ニホンカモシカ、ニホンザルなども吸血されることが確認されており、ヤマドリやキジが吸血対象となった例も確認されている。人間であれば、その衣服の中に入り込んで吸血することもある。靴下など、目が粗ければ頭をその隙間から突っ込んで吸血する例もある。キャラバンシューズにとりついたものが靴下に潜り込むまで30秒という測定もある。雨の時には活動はさらに活発になり、樹上に登って枝葉の先からぶら下がり、動物のより高いところにもくっついてくる。ビニールのカッパは張り付きやすいため、足下から首まではい上がるのに1分程度とのこと。吸血の際は、まず先端側の吸盤にある口の中の顎によって皮膚を食い破り、血液凝固を阻害するヒルジンという成分を注入する。約1時間で満腹になるまで吸血するが、その間に水分を排出し、その成分を濃縮する。吸われている側は吸血されていることに気づきにくい。満腹すると動物からはなれて地上に落ち、落ち葉の下などに隠れる。往々に吸血後に脱皮、産卵する。乾燥には弱いが、気温は10℃以上であれば活動が可能で、冬以外は活動がある。房総半島では4-11月に活動が見られ、特に梅雨や秋雨の頃が活発とのこと。なお、自ら水中に入ることはない。
体長は25-35 mmで伸び縮みが激しく、倍くらいまで伸びる。神奈川県の報告書によると、弾力に富み、且つ丈夫で、引っ張ってもちぎれず、踏んでもつぶれないと表現されるほどである。体は中央後方で幅広く、前後に細まるが、おおよそ円柱形で多少とも腹背に扁平。おおよそ茶褐色で栗色の縦線模様がある。背面の表面には小さなこぶ状の突起が多い。体は細かい体環に分かれているが、実際の体節はその数個分である。第二節から五節までと八節目の背面に丸く突き出た眼が一対ずつある。後方側面に耳状の突起がある。吸盤は前端と後端にあり、後端のそれがずっと大きい。口の中の顎には細かな歯がある。肛門は後方の吸盤の背面にある。
日本では岩手・秋田県以南の本州から四国、九州に分布する。また周辺島嶼では佐渡島、金華山、淡路島、それに屋久島が知られる。ただし神奈川県の調査報告によると、四国は分布域とされているが、確実な情報がないという。国外では中国の雲南省も生息域として知られる。原名亜種は熱帯域に広く分布するものである。琉球列島でも石垣島、西表島に多く、これはサキシマヤマビル H. zeylanica rjukjuana とされる。また他に東京都（火山列島）硫黄島にイオウジマヤマビル H. zeylanica ivosimae が知られる。ただし、これらの分類については異説もあり、日本の変種を独立種とする説もある。
鏡の生産地については難しい議論が進行中で解決をみていない。従来、文様の違いから舶載鏡（中国製）・仿製鏡（国産）に分類していた。三角縁神獣鏡は仕上げの研磨が徹底しておらず鋳造時の鋳型の傷などの状態がかえって確認しやすい。これを応用して2015年に鏡の精密3次元形状計測が行われ、それまで舶載鏡とされたヘボソ塚古墳（神戸市）のものと、仿製鏡とされた鶴山丸山古墳（岡山県備前市）などからの3枚が、実際には同鋳型であることが判明した。さらに舶載鏡とされた筒野古墳（三重県松阪市）のものと仿製鏡とされた造山1号墳（島根県安来市）のものとが、これも同鋳型と判明した。この結果から、同じ鋳型から先に鋳造した銅鏡の文様を削った後に別の文様を彫り込んだ可能性を指摘した。つまり調査したすべてが舶載、もしくはすべてが仿製ということになり、文様や銘の違いで分類することに意味が薄れていた。2016年には、小田中親王塚古墳（石川県鹿島郡中能登町）の出土鏡（かつて同町内の白久志山御祖神社で神宝とされていたもの）が、「中国製」とされていた鏡と「国産」鏡の中間の過渡的な特徴を有するとして、両形式が一連の変遷上にあり、これも中国か日本のどちらか一方で作られた可能性を示した。調査にあたった宮内庁の研究員は「個人的には三角縁神獣鏡は全て中国製」との見解を示した。これとは別に、泉屋博古館が久津川車塚古墳（京都府城陽市）出土の三角縁神獣鏡に、SPring-8を使った蛍光X線分析を行い中国製との結果を得ていたが、2018年、黒塚古墳（奈良県天理市）出土の33面の三角縁神獣鏡にも同様の調査を行い、鏡の材質が前漢の後期から三国時代に制作された古代中国鏡と組成とほぼ一致するとの結論を得て、橿原考古学研究所は、調査報告書に「黒塚古墳の研究」と題してとりあげた。。ただし、中国での制作はまだ可能性にすぎず、どこで制作されたかはいまだ不明としている。そもそも材質が中国産であったからといって、中国で製作されたものとは限らないし、中国製作地説への何の証拠にもならない。