猫头鹰眼周的羽毛呈辐射状，细羽的排列形成脸盘，面形似猫，因此得名为猫头鹰。它周身羽毛大多为褐色，散缀细斑，稠密而松软，飞行时无声。猫头鹰的雌鸟体形一般较雄鸟为大。头大而宽，嘴短，侧扁而强壮，先端钩曲，嘴基没有蜡膜，而且多被硬羽所掩盖。与很多肉食动物一样，猫头鹰的眼睛位于面部的正前方，这让它们在捕猎过程中拥有出色的深度感知能力，尤其是在光线暗淡的环境下。

猫头鹰的视觉敏锐。在漆黑的夜晚，能见度比人高出一百倍以上。和其他的鸟类不同，猫头鹰的卵是逐个孵化的，产下第一枚卵后，便开始孵化。猫头鹰是恒温动物。

猫头鹰绝大多数是夜行性动物，昼伏夜出，白天隐匿于树丛岩穴或屋檐中不易见到，但也有部分种类如斑头鸺鹠xiūliú、纵纹腹小鸮和雕鸮等白天亦不安寂寞，常外出活动；一贯夜行的种类，一旦在白天活动，常飞行颠簸不定犹如醉酒。

猫头鹰是色盲，也是唯一不能分辨颜色的鸟类，除了某些过惯了夜生活的鸟类，如猫头鹰等，因为视网膜中没有锥状细胞，无法辨认色彩以外，许多飞禽都有色彩感觉。乌鸦在高空飞行需要找到降落的地方，颜色会帮助它们判断距离和形状，它们就能够抓住空中飞的虫子，在树枝上轻轻降落。鸟类的辨色能力也有利于它们寻找配偶。