大熊貓主要棲息於海拔1400米—3500米，落葉闊葉林，針闊混交林和亞高山針葉林帶的山地竹林內。主要分佈在中國的陝西南部、甘肅及四川等地。

大熊貓的祖先是始熊貓（Ailuaractos lufengensis），這是一種由擬熊類演變而成的以食肉為主的最早的熊貓。始熊貓的主枝則在中國的中部和南部繼續演化，其中一種在距今約300萬年的更新世初期出現，體形比現在的熊貓小，從牙齒推斷它已進化成為兼食竹類的雜食獸，此後這一主支向亞熱帶擴展，分佈廣泛，在華北、西北、華東、西南、華南以至越南和緬甸北部都發現了化石。在這一過程中，大熊貓適應了亞熱帶竹林生活，體型逐漸增大，依賴竹子為生。在距今50-70萬年的更新世中、晚期是大熊貓的鼎盛時期。現在的大熊貓的臼齒發達，爪子除了五趾外還有一個“拇指”。這個“拇指”其實是一節腕骨特化形成，學名叫做“橈側籽骨”，主要起握住竹子的作用。美國生物學家史蒂芬·傑伊·古爾德(Stephen Jay Gould)——關於這個寫過一篇散文，後來又用《熊貓的拇指》作為一部散文集的名稱。

熊貓喜歡獨居，每隻熊貓有單獨的活動區域。

熊貓的食物主要是劍竹。竹子的特點是一年四季都能茂盛青翠，而且各部分的營養成分大體一致，它們吃竹子的心和竹筍，有時也吃竹葉。但熊貓的腸子很短，也沒有供發酵纖維素的共生細菌。熊貓只能吸收吃下去的竹子的17%，而鵝的食物雖然通過消化道很快，它們的利用率也有30%。這就使得熊貓每天進食時間長達10個小時以上。由於熊貓攝食的竹子種類很多，而它的棲息地又有很多種竹子生存。對於竹子周期性的開花死亡，沒有確鑿的研究證據表明熊貓會因此挨餓而危及生命。倒是棲息地的人工開發，讓熊貓的生息環境縮小從而無法找到合適的竹林。熊貓有時亦會吃肉，尤其是懷孕期的熊貓，常需要吃肉攝取營養。古時候有許多關於熊貓吃鐵的記載，熊貓還因此得名食鐵獸，這多發生在熊貓闖入人的居住地，它強勁的下顎足以咬下鐵鍋，但為什麼要吃這些東西就不得而知了。

成年熊貓的發情期很短，一年裡雌性熊貓的發情期只有幾天，交配後就分開，由雌性單獨育。熊貓在野外身手靈活，善於爬樹，遇到危險時奔跑速度很快。