棉铃虫成虫昼伏夜出，白天栖息在叶背或荫蔽处，傍晚开始活动，吸食花蜜，交尾产卵，对萎蔫的杨树枝和紫外线光有强烈趋性。交尾后2～3天，选择在长势旺盛、现蕾开花早的植株上产卵，产卵时有强烈的趋嫩性，卵散产，多产在顶尖、嫩叶和花蕾的苞叶上。初孵幼虫先吃卵壳，继吃附近嫩叶，被害部分留表皮形成小凹点，1～2天后食叶成孔洞或缺口。1～2龄幼虫有吐丝下垂，3龄开始蛀果，1头幼虫可蛀果3～5个，4龄以后是暴食阶段。
棉铃虫属喜温喜湿害虫，但湿度过大也不利幼虫化蛹和羽化。气温在20℃和5厘米地温在23℃以上时，越冬蛹开始羽化。成虫产卵适温23℃以上，20℃以下很少产卵。幼虫发育以25℃～28℃和相对湿度75%～90%最为适宜。但雨水过多、土壤板结，不利于幼虫入土化蛹并会提高蛹的死亡率。此外，暴雨可冲刷棉铃虫卵，亦有抑制作用。
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