Stor gaffelstjert forekommer i mange ulike miljøer der næringsplantene finnes, for eksempel løvskog, hager og parker og heier. Larvene lever på ulike busker og trær i pilefamilien (Salicaceae), for eksempel osp (), selje (), grønnvier og istervier (). De voksne sommerfuglene er på vingene mellom mai og juli og flyr om natten. Som vanlig for tannspinnere kommer hannene, men ikke hunnene, gjerne til lys. Etter paringen legger hunnen 200 – 300 egg, vanligvis to – tre sammen, på oversiden av vertsplantens blader. Som unge lever larvene gjerne parvis, senere hver for seg. Larven sitter ofte ganske åpent og soler seg, trolig er det skremmende utseendet nok til at den får være i fred fra rovdyr. Når larven er utvokst i august – september, skifter den farge til brunt, kryper ned på bakken og kan ofte flytte seg en ganske lang strekning på leting etter en passende plass for å forpuppe seg. Når den har funnet et slikt sted, gjerne ved en trestamme, spinner den seg inn i en svært hard, brunlig kokong og forvandeler seg til en puppe. Denne overvintrer, gjerne flere ganger, noen kan ligge over opptil fem år før de klekkes. Før klekkingen skiller puppen ut et stoff som mykner den harde kokongen.