L’Écureuil gris est un sciuridé arboricole de taille intermédiaire ; il est toutefois le plus gros des écureuils présents en Europe. Les mensurations des adultes, issus de nombreux travaux réalisés sur son aire d’origine, sont les suivantes :
Cet écureuil présente un pelage à dominance gris, particulièrement l’hiver. Le dos et les flancs sont gris foncé, mêlés de poils de couleur agouti formant latéralement une bande uniforme (parfois absente), séparant le flanc du ventre. Le dessus des pattes et le tour des yeux sont de couleur agouti. La queue est large, touffue, gris-noir à gris pâle. Les oreilles (dépourvues de pinceaux, été comme hiver) sont de couleur chamois à gris, voire blanc. Le ventre est blanc, y compris le dessous des membres
Le mélanisme (animaux au pelage noir) est commun dans certaines parties de son aire d’origine, et l’albinisme (animaux au pelage blanc) est rare, excepté en zone urbaine.
Mâles et femelles, jeunes, sub-adultes et adultes présentent des pelages semblables. L’âge des animaux peut être précisé, animal en main, par la coloration des parties génitales, des mamelles, la pigmentation du corps et de la queue.
L’Écureuil gris présente deux mues annuelles : la mue printanière commence en mars (par la tête) et la mue automnale en septembre. Une seule mue pour la queue, débutant en juillet.
En Amérique du Nord, il est présent dans des forêts de feuillus et forêts mixtes (feuillus-conifères), dans les jardins et parcs des grandes villes. En Europe, son habitat préférentiel est constitué de forêts de feuillus et, comme sur son aire d’origine, il est abondant dans les jardins, les parcs où il est devenu extrêmement familier.
Ses densités sont fonction principalement des disponibilités alimentaires, tout en demeurant constantes sur le long terme. Elles sont plus élevées dans les habitats composés d’essences « nourricières », tel le Chêne, le Noyer, et dans les parcs et zones urbaines. Dans les grands massifs forestiers, les densités sont proches de 3 ind./ha, et sont supérieures dans les petits bois et dans les parcs (jusqu’à 20 ind./ha).