Дерево до 20 м высотой с гладкой светло-серой корой и бархатисто опушёнными молодыми ветвями. Листья широкояйцевидные или овальные, остроконечные, двоякозубчатые, мягкие, серо-зелёные, молодые густо опушённые, взрослые сверху и снизу почти голые. Имеется рассечённолистная форма. Женские серёжки — «шишки» сидячие, располагаются по 5-10 в боковых кистях. Орешки с узкими перепончатыми крыльями. Цветёт в конце марта-начале апреля; семена созревают в октябре.
Распространена в Западной Европе, на Кавказе и в при атлантических районах Северной Америки. В России встречается в европейской части, обычна в полосе хвойных лесов, в Предкавказье и очень редко в Западной Сибири. В Средней России обычна в полосе хвойных и хвойно-широколиственных лесов; её южная граница совпадает с южной границей ели и идёт по правому берегу р. Ока. Южнее этой линии серая ольха встречается крайне редко.
Образует небольшие леса на заброшенных пашнях и лесосеках, обычна в оврагах, вдоль дорог и русел рек, везде на сравнительно увлажнённых местах. В большинстве местообитаний, особенно на старых залежах и вырубках, серая ольха образует временные насаждения, которые впоследствии сменяются коренными породами, в условиях нечернозёмной полосы — елью. Размножается семенами и даёт обильную корневую поросль. Улучшает почву, обогащая её азотом, так как на её корнях имеются клубеньки с азотфиксирующими актиномицетами.
Светлая и плотная древесина идёт на мелкие поделки, из неё получают также уголь, используемый для графических работ. Ценится в зелёном строительстве благодаря долго удерживающейся осенью листве.
