Длиннохвостая неясыть — крупная птица родасовообразных. Размер тела достигает 65 сантиметров в длину, а размер крыла может достигать 40 сантиметров с размахом крыльев в 120 сантиметров. Верхняя часть туловища коричневого цвета с пятнами белого и темного оттенка. На нижней части туловища окрас сероватый с коричневыми прожилками. Лапы оперены до когтей. Лицевой диск серого цвета, обрамленный черно-белой каймой. Глаза большие черного цвета. По окраске самцы и самки длиннохвостой неясыти практически не различаются.

Гнездится длиннохвостая неясыть на деревьях в старых гнездах хищных птиц (ястребов-тетеревятников, канюков, осоедов), в углублениях прогнивших пней, а иногда прямо на земле, но под каким-нибудь прикрытием (травяная кочка, лапы елей и другое). Кладка начинается в апреле и состоит из 2–4 белых, овальной формы, яиц. Насиживание самка начинает сразу после откладки первого яйца и сидит очень плотно. В это время её кормит самец. Насиживание каждого яйца длится 28 дней, поэтому совята вылупляются с интервалом через сутки. В гнезде они остаются в течение месяца, и почти все это время самец приносит добычу, а самка разрывает ее и кормит птенцов. Птенцы длиннохвостой неясыти очень молчаливы и ведут себя на гнезде тихо. Смертность среди птенцов очень велика, и обычно в выводке до взрослого состояния доживает не больше двух птенцов. Половозрелыми птенцы становятся только в возрасте 12 месяцев.

У гнезда длиннохвостые неясыти, особенно самки, ведут себя очень активно и бесстрашно. В случае опасности могут напасть на человека.

В рацион птицы входят мышевидные грызуны, в частности — полевки. Охотится обычно из засады, сидя на дереве, а добычу берет с земли. Во время охоты руководствуется зрением и слухом. Часто охотится на открытых местах, поэтому гнезда длиннохвостых неясытей находятся поблизости от опушек, болот, вырубок. Иногда тактика охоты меняется, и сова на высоте 2–4 метров медленно и плавно облетает свой охотничий участок, высматривая на земле добычу. Обычно начинает охоту еще перед заходом солнца, а в пасмурные дни активна и днем.

При малой численности полевок легко переходит на другую добычу — землероек, лягушек, жуков. Но может ловить и значительное более крупных животных: белок, бурундуков, куриных птиц и даже глухарей. В годы обилия грызунов длиннохвостая неясыть иногда делает запасы, складывая тушки зверьков в развилке ветвей, чтобы съесть их в период отдыха. В сутки длиннохвостая неясыть съедает примерно 125 грамм пищи.

Длиннохвостая неясыть живет отдельными парами и активно защищает свой гнездовой участок, который пара использует в течение нескольких лет, а иногда и всю жизнь. Место расположения гнезда может каждый год меняться. 

Название «длиннохвостая» неясыть получила благодаря заметно длинному клинообразному хвосту.

В отличие от других сов, длиннохвостая неясыть в полете держится не горизонтально, а несколько опустив заднюю часть тела.