Stort lyngheifly finnes vanligst på lyngheier, men kan også forekomme i andre habitater, for eksempel strender, skogkanter, hager og langs dyrket mark. Larvene lever på ulike urter om høsten, før de overvintrer. Om våren fullfører de utviklingen på knopper og nye blader av ulike busker og løvtrær. De voksne sommerfuglene flyr om natten i august – september og kommer gjerne til lys.