회색여우는 개성적인 무늬를 지니고 있다. 등은 회색, 옆구리와 목, 다리는 황갈색, 배면은 하얀색이다. 한줄의 검은줄이 등을 지나 꼬리까지 나있으며 꼬리 끝 또한 검다. 머리-몸통길이는 65 cm 정도이고 35cm가량의 꼬리가 있다. 회색여우는 대략 5kg이다. 평균적으로 수컷이 암컷보다 크다.
개과로서는 유일하게 회색여우(친척인 "섬회색여우"를 포함해서)는 나무를 오를 수 있다. 덕분에 북아메리카에서는 "나무여우"(tree foxes)라고도 불린다. 천적에 의해 위협받는 경우 나무에 오르지만, 먹이를 찾는 등, 개인적인 사정으로 나무에 오르기도 한다. 중요한 먹이는 주로 다람쥐이지만, 쥐나 집토끼, 새 혹은 곤충도 사냥하며 아울러 관목열매나 나무열매, 다른 식물성 먹이를 먹는다. 한마디로 그냥 잡식.
회색여우는 야행성이다. 보금자리로서 굴을 파지 않고 낮에는 높은 나무나, 바위틈새를 차지하거나 마모트굴을 빼앗는다. 회색여우는 일부일처제로 추정되며 평생 짝을 이뤄 살아간다. 평균적으로 4마리 새끼를 낳는다.
