Grå gaffelstjert lever i løv- og blandingsskoger med innslag av osp eller vierarter. Det skal helst være litt lysåpent og solrikt. Larvene lever på busker og trær i pilefamilien (Salicaceae), i noen grad også bjørkefamilien (Betulaceae). De viktigste næringsplantene i Norden er osp og selje (). De voksne sommerfuglene flyr om natten i mai – juli. Hannene, men ikke hunnene, kommer gjerne til lys. Etter paringen legger hunnen 80 – 120 egg på oversiden av næringsplantens blader. Som unge lever larvene ofte i små grupper, senere hver for seg. Som hos andre gaffelstjerter inntar larven en karakteristisk skremmestilling om den blir forstyrret. Larven er utvokst i august – september, de forandrer da farge og blir mye mørkere. Den spinner seg inn i en hard, brunlig kokong laget av silke og opptygd ved, som er festet til trestammen eller en grein. Inne i kokongen forvandler larven seg til en puppe, som overvintrer, av og til to ganger, før den klekkes. Rett før klekkingen skiller puppen ut en væske som mykner den harde kokongen, slik at den kan komme seg ut.