Au printemps suivant, les œufs éclosent au débourrement des chênes. Les chenilles peuvent ainsi profiter de l'abondance des jeunes feuilles pour se nourrir. Elles vivent en colonies de frères et sœurs. Elles possède une tête sombre, un corps couleur brun crème parsemé de plaques brunâtres et hérissés de poils urticants. Durant la journée les chenilles processionnaires du chêne se regroupent dans un nid soyeux plaqué sur l'écorce du tronc ou des charpentières de l'arbre. Au cours du développement de ces insectes, le nid deviendra de plus en plus imposant. Toutes les nuits, les chenilles partent se nourrir des feuilles de chêne. Elles effectuent ce déplacement en file indienne, c'est à cela qu'elles doivent leur nom de processionnaire. La chenille processionnaire du chêne se nourrie d'avril à juillet en règle générale puis va effectuer sa métamorphose au cœur de son nid. Les adultes apparaissent de mi juillet à mi septembre. Ils vivent la nuit et ont pour unique but de se reproduire.
Les chenilles processionnaires du chêne peuvent parfois entraîner une défoliation totale des arbres. Ce phénomène, lorsqu'il est répété, ou combiné avec une présence importante d’Oïdium, peut fragiliser considérablement les chênes qui seront alors beaucoup plus sensibles aux insectes ravageurs du bois.