küçük memelileri, küçük kertenkeleleri ve hatta böcekleri de avladıkları gözlemlenmiştir. Bir yaşında cinsel olgunluğa erişen gökdoğan hayat boyunca tek eşli olarak yaşar ve yuvasını kayalık kenarlarında ve son zamanlarda insan yapısı yüksek binalarda yapar. Böcek öldürücülerin, özellikle DDT’nin kullanılması nedeniyle gökdoğan türü birçok yerde tehdit altındadır. 1970’lerin başından itibaren başlayan DDT kullanımı yasağıyla birlikte ve yuvaların korunması ve hayvanların doğaya salınmasıyla popülasyonlar toparlanmıştır.

"Falco peregrinus" günümüzde kullanılan bilimsel adıyla ilk olarak 1771 yılında İngiliz kuşbilimci Marmaduke Tunstall tarafından "Ornithologia Britannica" adlı eserinde tanımlanmıştır. "Falco peregrinus" 1225 yılında Albertus Magnus tarafından kullanılmış halk latincesi bir ifadedir. Bu ismin seçilmesinin ardında yatan gerçek, genç gökdoğanların ulaşılması zor olan yuvalarında değil de üreme bölgelerine göç ederken yakalanmalarıdır. Doğan için kullanılan Latince "falco" terimi, orak anlamına gelen "falx" sözcüğüyle bağlantılıdır ve uzun ve ince kanatlarının uçarken oluşturduğu siluetten gelmektedir.
Gökdoğan, aynı kökene sahip olduğu "Hierofalco" altcinsini oluşturan ulu doğan, bıyıklı doğan, laggar doğanı ve aksungur ile birlikte kır doğanı ("F. mexicanus") ile aynı cins içinde sınıflandırılır. Bu türlerin kökeni diğer doğanlardan muhtemelen yaklaşık 8-5 milyon yıl önce Miyosen'in son dönemi ile Pliyosen’in ilk döneminde birbirinden uzaklaşmıştır. Gökdoğan ve "Hierofalco" grubunda hem Eski Dünya hem Kuzey Amerika türlerinin bulunması nedeniyle kökeninin Batı Avrasya’da ya da Afrika’da olması muhtemeldir. Diğer doğan türleri ile olan ilişkisi çok açık değildir; çok yaygın olan melezleşme, mitokondriyal dizi analizlerinde karışıklığa yol açmaktadır. Günümüzde esaret altında yetiştirilen gökdoğan diğer türlerle sıklıkla melezleştirilmektedir. Atmacacılık ve doğancılık için dayanıklılığı ile tanınan bıyıklı doğan ("F. biarmicus") ve dikkat çekici renklerde büyük kuşlar üretmek için aksungur ("F. rusticolus") ile çiftleştirilir.

"Falco peregrinus"‘un çok sayıda alt türü tanımlanmış, bunlardan on dokuzu, 1994’te "Dünya Kuşları El Kitabı" adlı kitapta kabul görmüştür. Bu kitapta Kanarya Adaları ve Afrika’nın kuzey kıyılarında bulunan kızıl enseli doğan ayrı bir tür ("F. pelegrinoides.") olarak değil, "Falco peregrinus" türünün iki ayrı alt türü "(pelegrinoides" ve "babylonicus)" olarak tanımlanmıştır. Aşağıdaki harita bu 19 türün genel coğrafi dağılımını göstermektedir:


Yukarıda listelenen alt türlerden ikisi ("Falco peregrinus pelegrinoides" ve "F. p. babylonicus)" sıklıkla ayrı bir tür olarak da sınıflandırılır: "Falco pelegrinoides" (Kızıl enseli doğan), 1994 yılında "Handbook of the Birds of the World" kitabında "F. peregrinus" türü içinde yer almıştır. Bu kuşlar Kanarya Adalarından Sahara kıyısınca Orta Doğu’dan Orta Asya ve Moğolistan’a kadar uzanan bölgede kurak yerlerde yaşarlar.

Kızıl enseli doğan adı üzerine gökdoğandan ensesindeki kızıl lekeden ayrılır. Bunun dışında, Gloger kanununa uygun olarak, çevresel nemliliğin pigmentasyon ile ilişkisine göre gökdoğandan farklıdır. Kızıl enseli doğanın kendine özgü garip bir uçuş şekli vardır. Fulmarların bazen yaptığı gibi kanatlarının yalnızca dış kısmını çırpar. Bu tarz uçuş gökdoğanlarda çok az görünür ve kızıl enseli doğanın uçuş şekli kadar belirgin değildir. Kızıl enseli doğanın omuz ve kalça kemikleri gökdoğana göre daha kalındır ama ayakları daha küçüktür. Kızıl enseli doğanlar aynı bölgede yaşayan gökdoğanlardan farklı zamanlarda ürerler ama postzigotik üreme engelleri yoktur. Gökdoğan – kızıl enseli doğan ("peregrinoid") grubunda %0,6–0,7’lik bir genetik ayrılık bulunur.

Bir başka alt tür olan "Falco peregrinus madens" de zaman zaman ayrı bir tür olarak tanınır ve bu durumda "F. pelegrinoides" türü içinde sınıflandırılır

Gökdoğanın gövde boyu 36 ile 58 cm arasında, kanat açıklığı da 91 ile 112 cm arasında değişir. Ağırlığı 600 g ile 1300 g arasındadır. Erkek ve dişi bireylerin tüyleri benzer renkte ve biçimdedir ancak eşeysel dimorfizm nedeniyle dişi bireyler erkek bireylerden yaklaşık %15-20 daha büyük ve %40-50 daha ağırdır.

Erişkin bireylerin sırt tüyleri ve uzun uçlu kanatları mavimsi siyah ile kül grisi renkleri arasındadır ve belli belirsiz koyu şeritler görülür; kanat uçları karadır. Alt bölgelerdeki tüyler beyaz ile pas rengi arasında değişkenlik gösterir ve koyu kahve ile kara şeritler göze çarpar. Sırt ile aynı renkte olan kuyruğun üzerindeki ince şeritler daha belirgindir. İnce ve uzun olan kuyruğun ucu yuvarlak ve karadır. Kuyruğun en ucunda ak bir şerit bulunur. Kafa kara renktedir ve soluk renkli ensenin yanları ile beyaz boğaz ile kontrast oluşturur. Beyaz renkli yanaklarda "bıyık" gibi her iki yanda siyah şerit bulunur. Gaganın tabanı ve ayaklar sarı renklidir ama gaganın ucu ile pençeler karadır. Üst gaganın ucu doğal uyum sonucunda oluşmuş ve gökdoğanın avının boyun omurunu keserek öldürmesini sağlayacak şekilde çentiklidir. Erişkin olmayan gökdoğanların rengi kahveye daha yakındır ve belirgin şeritler yerine düzensiz koyu çizgiler görülür. Gözlerinin çevresi ve gagalarının dibi soluk mavimsi renktedir.

Gökdoğan bir yaşın sonunda cinsel olgunluğa erişir ama sağlıklı popülasyonlarda iki ile üç yaşından sonra çiftleşir. Yaşamları boyunca tekeşlidirler ve aile her yıl aynı yuvaya geri döner. Erkek havada akrobatik hareketlerle, spiral uçuşla ve keskin dalışlarla dişiye kur yapar. Erkek yakaladığı avını havada dişiye verir. Dişi, erkeğin pençelerinden avı alabilmek için ters olarak uçar.

Üreme mevsiminde gökdoğan kendi bölgesini korur, yuvalar arasında yaklaşık 1 km uzaklık bulunur. Yuvalar arasında bulunan mesafe eşler ve yavruları için yeterli besin kaynağı bulunmasını sağlar. Bir üreme bölgesi içinde gökdoğan çiftinin birkaç yuvası bulunabilir. 16 yıllık bir dönem için çiftin kullandığı yuva sayısı bir ile yedi arasında değişebilir.

Gökdoğan genellikle kayalık yarlarda, hafif çökük yerlerde yuvalanır. Yuva yerini dişi seçer ve yumurtalarını bırakabilmek için gevşek toprakta, kumda, çakılda ya da ölü bitki örtüsünü kazıyarak sığ çukurlar oluşturur. Yuvayı yapmak için başka bir malzeme kullanmaz. Kayalıklarda yapılan yuvalar genellikle bitki örtüsü bulunduran ve güneye bakan yamaçlarda olur. Avustralya’nın bazı kısımları ve Kuzey Amerika’nın kuzeyi gibi bazı bölgelerde yuva yapmak için geniş ağaç kovukları da kullanılır. Avrupa gökdoğanlarının soyu tükenmeden önce orta ve batı Avrupa’da bu kuşlar diğer büyük kuşların artık kullanılmayan yuvalarını da kullanırlardı. Arktik gibi insandan uzak bölgelerde dik yamaçlar ve hatta alçak kayalar da yuva için kullanılabilir. Üreme bölgelerinin çoğunda artık gökdoğanlar insan yapımı yüksek binalarda ve köprülerde de yuva yapmaktadır. Bu yüksek yapılar, gökdoğanın doğal olarak seçtiği yüksek kayalıklara benzemektedir.

Gökdoğan çifti seçilen yuva bölgesini diğer gökdoğanlardan, kargalardan, balıkçıllardan, martılardan ve yuva yerdeyse tilkiler, sansarlar, kedigiller, ayılar ve kurtlar gibi memelilerden korur. Hem yuvalar hem de gökdoğan çifti daha büyük olan kartal, puhu ve aksungur gibi yırtıcı kuşların saldırısına uğrayabilir. Yuvalarını savunan gökdoğanların normalde uzak durdukları kaya kartalı ve kel kartal gibi kendinden oldukça büyük yırtıcıları yuvalarına çok yaklaştıkları için öldürdükleri bilinmektedir.

Yumurtlama zamanı bölgeden bölgeye değişiklik gösterir ama genellikle Kuzey Yarımküre’de şubat ile mart aylarında, Güney Yarımküre’de ise Temmuz ile Ağustos aylarındadır. Avustralya alt türü "macropus" Kasım ayına kadar yumurtlayabilir ve ekvator popülasyonları Haziran ile Aralık arasında herhangi bir zamanda çiftleşir. Eğer yumurtalar üreme mevsiminin başında kaybolduysa, dişi bir kere daha yumurtlar ancak kısa yaz mevsimi olan Arktik bölgesinde buna çok ender rastlanır. Genellikle üç ile dört arasında ama bazen en az bir ya da en çok beş yumurta yumurtlayabilir. Yumurtalar kırmızı ve kahverengi lekeler ile beyaz ve ten rengi arasında değişir. Genellikle dişinin yattığı kuluçka süresi 29 ile 33 gün arasındadır. Kuluçkaya gündüzleri erkek de yardımcı olur ama geceleri yalnızca dişi yumurtalarla yatar. Yuvada bulunan ortalama yavru sayısı 2,5’tur ve ortalama palazlanma sayısı ise yuva başına 1,5’tur.
Yavrular yumurtadan çıktığında krem rengi–beyaz arası tüyle kaplıdır ve görece büyük ayakları vardır. Hem erkek hem dişi, yavruları beslemek için avlanmak üzere yuvadan ayrılır. Ebeveynlerin avlanma alanları yuvadan 19-24 km arasında uzaklığa erişebilir. Yavrular yumurtadan çıktıktan 42-46 gün sonra palazlanır ve iki aylığa kadar ebeveynine bağımlı kalır.

Gökdoğanların doğada yaşam süresi 15,5 yıl kadardır. Bir yaşına kadar ölüm oranı %59–70 arasıdır ve her yıl %25–32 arası azalır. İnsan yapımı binalar ile çarpışmanın dışında gökdoğanlar daha büyük olan kartal ve puhu gibi yırtıcı kuşlar tarafından avlanırlar.

Gökdoğanlar bir dizi parazit ve patojene konaklık yapar. Avipoxvirus, Newcastle hastalığı virüsü, falconid herpesvirus 1 (ve muhtemelen diğer Herpesviridae de dahil olmak üzere) ve bazı mikozlar ile patojenik bakterilerin vektörüdür. Endoparazitler arasında "Plasmodium relictum" (genellikle gökdoğanda kuş sıtmasına neden olmaz), Strigeidaetrematodlar, "Serratospiculum amaculata" (nematodu) ve şerit solucanları sayılabilir. Bilinen gökdoğan ektoparazitleri arasında Mallophaga (kuş biti), "Ceratophyllus garei" (bir pire türü) ve Hippoboscidae sinekleri ("Icosta nigra", "Ornithoctona erythrocephala") sayılabilir.

Gökdoğan hemen hemen yalnızca güvercin ve kumru, su kuşları, ötücü kuşlar ve yağmur kuşları gibi orta büyüklükte kuşları avlayarak beslenir. Dünya üzerinde yaklaşık 1.500-2.000 arası kuş türünün (bu toplam kuş türlerinin kabaca beşte biri eder) gökdoğanlar tarafından avlandığı tahmin edilmektedir. Kuzey Amerika’da avların boyutları 3g’lık sinek kuşundan 3,1kg’lık Kanada turnasına kadar değişkenlik gösterir. Avların arasında küçük yırtıcılardan Amerika k