Плодовитость самки 35-50 яиц. Яйца помещаются по одному вовнутрь стеблей злаков, чаще в верхние междоузлия. Развитие яйца длится 6-8 дней, личинки 20-40 дней в зависимости от погодно-климатических условий зоны. Развитие личинки происходит внутри стебля, куда было отложено яйцо. По мере роста личинки спускаются по соломине в нижнюю часть стебля, прогрызая по пути узлы злаков. Развитие личинок обычно заканчивается до наступления восковой спелости зерна. В этот период поврежденные стебли легко обнаружить по затемненным участкам на соломине ниже узлов. Зимует полностью развитая личинка (пронимфа). Окукливание происходит весной (апрель - первая половина июня), стадия куколки длится 7-10 дней.
Лёт имаго с апреля по июнь в зависимости от широты начинается при сумме эффективных температур (порог 10°C) 208-243°C, Сев. Кавказе обычно совпадает с началом цветения белой акации; максимальная численность отмечается в период колошения озимой пшеницы и выхода в трубку яровой пшеницы. Дополнительное питание в течение 5-6 дней насекомые проводят на цветках крестоцветных и сложноцветных. Для откладки яиц предпочитаются хорошо развитые стебли с толстой, полой изнутри соломиной. При откладке яиц стенка соломины пропиливается при помощи яйцеклада. Личинка живёт внутри стебля, питается тканями, которые прилегают к сосудисто-волокнистым пучкам. Сердцевинная паренхима не обладает необходимыми пищевыми качествами. Более того, если паренхимой заполнена полость стебля (т.н. "выполненная" соломина), то личинки в массе погибают, а выжившие особи достигают меньших размеров и характеризуются пониженной плодовитостью. После завершения питания личинка на высоте всего несколько см от узла кущения подпиливает стебель изнутри, отгораживается пробкой из опилок и свивает тонкий полупрозрачный водонепроницаемый кокон, в котором перезимовывает. Цикл развития моновольтинный, частично двухлетний. Часть личинок (до 20%) весной не окукливается, а остается в состоянии диапаузы на второй год, что является адаптацией к переживанию неблагоприятных условий среды. Холодные и малоснежные зимы приводят к повышенной смертности зимующих личинок (до 50% и более). Гибель до 30-80% насекомых отмечается в условиях жаркой и сухой весны, т.е. когда создаются неблагоприятные условия для их метаморфоза. Летняя засуха, вызывающая "запал" у растений, способствует гибели до 50% и более личинок младших возрастов.
Один из наиболее массовых видов вредителей озимой и яровой мягкой пшеницы, а также твердой пшеницы, ржи, озимого и ярового ячменя. В меньшей степени повреждает овес и просо. Повреждает различные сеяные и дикорастущие травы, в т.ч. костер, пырей, тимофеевку, ежу, овсюг. От повреждения личинками проводящих сосудистых пучков снижается масса зерна и теряется его качество. Подпиленные стебли легко обламываются, что приводит к повышенным потерям урожая зерна при уборке. Вредоносность хлебного пилильщика колеблется в широких пределах от 3 до 30% в прямой зависимости от поврежденности стеблей.