Le Bihoreau gris est un héron trapu possédant une grande tête, un cou court et large, et des pattes courtes. Sur les parties supérieures, le mâle adulte a la tête et le manteau noirs. Les ailes et la queue sont gris pâle. Les parties inférieures sont blanchâtres. Sur la tête noire, on peut voir deux ou trois longues plumes blanches sur la nuque. Le menton, le front, les joues et les côtés du cou sont blancs. Le long bec droit est noirâtre. Les yeux sont d’un rouge profond avec les lores bleu-noir. Les pattes et les doigts sont jaune verdâtre. En plumage nuptial, les pattes deviennent rouges. En plumage d’hiver, la calotte et le dos sont plus ternes et les longues plumes de la nuque sont absentes.

La femelle a le plumage similaire avec les plumes de la nuque plus courtes. Son plumage est plus clair et elle est plus petite que le mâle.

Le juvénile est intensément tacheté et strié de blanc, gris, brun et chamois. Les yeux sont jaunes. Le bec est plus clair, avec la mandibule supérieure gris foncé, et la mandibule inférieure jaunâtre.

Le deuxième hiver est assez terne avec les parties supérieures unies brun grisâtre, et les parties inférieures claires ou partiellement striées. La calotte est noirâtre.

Le Bihoreau gris est habituellement silencieux en dehors de la période nuptiale. Mais il lance parfois des cris semblables aux sons émis par les grenouilles, des "quark" longs et creux, ou des "guk" soudains, en vol ou au dortoir.

Le Bihoreau gris fréquente différentes sortes d’habitats humides avec des eaux douces, saumâtres ou salées, agrémentées de végétation aquatique, ainsi que les rives boisées des cours d’eau peu profonds, lagunes, mares, étangs, lacs, marécages et mangroves. Il fréquente aussi les pâturages, rizières, canaux…
Quand il migre, il peut être vu le long des côtes maritimes et sur les zones sèches.

Le Bihoreau gris se nourrit de nombreuses choses différentes, depuis les proies aquatiques variées jusqu’aux petits rongeurs, les chauves-souris, les œufs et les poussins des autres espèces d’oiseaux. Ce héron chasse à l’aube et au crépuscule, et même la nuit, mais aussi le jour. Il utilise les techniques classiques telles que "debout et attendre" sur la rive ou dans l’eau peu profonde, la "marche lente" le long du cours d’eau, et les "vibrations du bec" à la surface pour faire sortir les proies cachées sous l’eau.

Mais il peut aussi utiliser une technique aérienne telle que "le vol stationnaire", en volant au-dessus de l’eau et en capturant les proies en faisant une pause en l’air. Cette espèce se nourrit aussi à plusieurs mètres de la rive, et chasse en eau plus profonde, saisissant les proies avec le bec.

Le Bihoreau gris dort dans les feuillus et sous un couvert épais. Pendant la journée, il se pose souvent à l’intérieur de la canopée, ou sur des arbres ou des grands arbustes près de l’eau, habituellement en petits groupes.

Pendant la saison de reproduction, les pattes virent au rouge et les plumes de la nuque deviennent plus longues. Le mâle arrive le premier sur les zones de reproduction. Il commence à chercher un site pour le nid et collecte des matériaux. Tout en défendant le site contre les rivaux, il essaie d’attirer une femelle.

Le Bihoreau gris est sans doute monogame. Le mâle effectue une parade nuptiale élaborée, souvent la nuit. Il marche en position accroupie avec la tête baissée en claquant du bec. Ensuite, il bat des ailes en chantant et effectue une danse. Il émet un sifflement tandis qu’il se balance d’une patte sur l’autre. Quand la femelle accepte, ils se lissent mutuellement les plumes, et frottent leurs becs. Pendant la parade, le mâle peut offrir des brindilles à sa partenaire. Une fois le couple formé, les pattes deviennent rouge-rosâtre. Pendant toute cette période, le mâle se montre agressif.

Le Bihoreau gris migre de nuit et se repose pendant la journée. Quand ils migrent, ils volent en petits groupes et crient pour rester ensemble, ou voyagent en solitaire. On peut observer une dispersion importante après la saison de reproduction.

Le Bihoreau gris effectue des battements fermes, rapides et peu profonds. En vol, il présente une apparence trapue avec les doigts projetés au-delà de la queue. Le corps est légèrement tendu vers le haut tandis que le bec est un peu pointé vers le bas.

La saison de reproduction varie selon la distribution. Le Bihoreau gris se reproduit en colonies qui peuvent regrouper jusqu’à 5000 à 6000 nids en Malaisie. Ces colonies peuvent aussi rassembler différentes espèces.
Cette espèce nidifie dans les grands arbres, les buissons, les roselières et les corniches rocheuses. Le nid est fait de rameaux de bois, de joncs et des roseaux, et d’autres matériaux végétaux trouvés sur le site. Le nid peut être utilisé plusieurs années de suite.

La femelle dépose en general 3 à 5 œufs. L’incubation dure 21 à 22 jours. Les poussins sont couverts de duvet brun chamoisé, la calotte est sombre et les parties inférieures blanchâtres. Les jeunes quittent le nid au bout de 6 à 7 semaines après la naissance. Ils obtiennent leur maturité sexuelle à l’âge de 2-3 ans. Cette espèce peut produire deux couvées par saison.

Le Bihoreau gris a une nourriture variée, depuis les proies aquatiques telles que poissons, amphibiens (grenouilles et têtards), reptiles (tortues, serpents et lézards), insectes (adultes et larves), araignées, crustacés et mollusques, jusqu’aux petits rongeurs, chauves-souris, œufs et poussins d’autres oiseaux.
Il se nourrit principalement à l’aube et au crépuscule et de nuit, et à certains moments de la journée.