Не сторонится человека и иногда (чаще в Западной Европе) селится в городской черте. Оседлая птица. Охотится на зайцев, грызунов, ежей, ворон, водоплавающих и куриных, а также на многих других позвоночных. Ориентируется на массовую, легкодоступную добычу, при необходимости легко переключается с одного вида корма на другой. Птица охотно переключается с одного корма на другой, ориентируясь на массовость того или иного биологического вида. Эта особенность уменьшает её зависимость от колебания численности какого-то одного животного, равно как и не отражается на популяции редких видов. Время от времени переключается на ловлю рыбы, земноводных, рептилий и даже насекомых, хотя в целом их доля в общем объёме пищи невелика.

К гнездованию приступает один раз в год зимой или ранней весной, когда земля ещё покрыта снежным покровом. Яйца откладывает в небольшую ямку в грунте, в качестве укрытия часто используя низкие ветки ели, нагромождения из камней и поваленных стволов, расщелины и вымоины.

В полевых условиях определение пола птицы может вызвать затруднение. Помимо общих размеров, половой диморфизм также проявляется в форме характерных для птицы «перьевых ушей»: у самцов они более выпрямленные, чем у самок; однако это хорошо заметно лишь с близкого расстояния и при хорошей видимости. Торчащие по сторонам удлинённые перья головы, которые многие ошибочно принимают за уши, помогают птице сливаться с окружающей средой во время дневного отдыха.

Способ добывания корма схож у всех птиц рода Bubo, за исключением белой совы. Это преимущественно ночные охотники, хотя в зимний или пасмурный день они могут вылететь на поиски пищи и в светлое время суток. Филин активен преимущественно ночью в первые несколько часов после захода солнца и в последние несколько часов перед восходом. Иногда активность филина проявляется днём, но чаще всего перелёты с одного места на другое в светлое время суток связаны с тем, что сову беспокоят или вытесняют с насиженного места люди или стайные птицы.

При достаточной кормовой базе филин в течение жизни не покидает свой участок, площадь которого варьируется от 15 до 80 кв. км. Территория тщательно охраняется птицей-хозяином от других филинов, что приводит к длительному, обычно пожизненному брачному союзу одних и тех же птиц. Начиная с октября, молодой самец кочует с места на место, периодически подзывая самку с вершины высокого дерева или другого возвышения — по этим громким звукам, известным как уханье, обычно узнают о присутствии птицы в округе. Сроки голосовой активности разнятся: согласно европейским источникам, её пик приходится на декабрь и январь, согласно российским — на февраль и март.

Яйца откладываются рано, до таяния снега: на юге Франции — в промежутке между последними числами декабря и серединой марта, в Австрии и южной Германии — с конца февраля по начало марта, в Восточной Европе и Сибири — с конца марта до конца первой декады апреля. Полная кладка содержит от 2 до 6, чаще всего 3 или 4 яйца, которые откладываются с интервалом от 2 до 4 дней. Яйца белого цвета с шершавой скорлупой, округлой формы, размером 53—66×45—54 мм. Период инкубации одного яйца составляет от 32 до 35 дней. Насиживает исключительно самка, в то время как самец добывает и приносит ей корм.

Наиболее характерные черты внешнего вида филина включают в себя массивное «бочкообразное» телосложение, рыхлое оперение с преобладанием рыжеватых и охристых оттенков, ярко-оранжевые глаза и пучки удлинённых перьев над ними (так называемые «перьевые уши»). Международный союз орнитологов выделяет у филина 16 подвидов.

Крупная хищная птица, размерами уступает беркуту, но немного крупнее белой совы. Ряд источников называют его самым крупным представителем отряда совообразных, однако это не совсем верно: рыбный филин в среднем несколько массивнее обыкновенного, а размеры тела бородатой неясыти немного больше. По данным российских источников, длина птицы составляет 60—75 см, размах крыльев 160—190 см, масса самцов 2,1—2,7 кг, масса самок 3,0—3,2 кг. Для сравнения, у занимающего аналогичную экологическую нишу в Северной Америке виргинского филина масса наиболее крупных подвидов не превышает 2 кг.  В соответствии с правилом Бергмана, размеры тела особей в популяциях уменьшаются с севера на юг: например, масса птиц, обитающих в Африке и на Ближнем Востоке, примерно на 20 % меньше массы птиц, распространённых в Северной и Западной Европе.