牛蛙生活于湖泊、沟港、池塘等水域环境及附近的陆地，平时喜栖息于沟、塘边。若水面长有浮水植物，则伏于水草，仅以头部露出水面，一遇惊扰便潜入水中。牛蛙有群居的特性，往往是几只或几十只共栖一处，待适应环境后，便不随便搬迁。到了5月上旬，牛蛙叫声尤甚，一蛙先鸣，其他蛙跟随齐鸣，夜间比白天叫得更厉害，其后便抱对产卵。产卵期至7月中旬止，历经70天左右。卵呈片状，借水草固着浮于水面。受精卵孵化为蝌蚪，生活于水中，以后变态为蛙。过水陆两栖生活。冬季水温下降到10℃左右时，牛蛙开始躲藏于洞穴或淤泥中，停止活动与摄食。但当气温回升到10℃以上时，又出来活动觅食，即使冬天也是如此，故牛蛙在洞庭湖地带无明显休眠期。
牛蛙蝌蚪主要以浮游生物和有机碎屑为食。由肠含物分析有4种成分：浮游植物、浮游动物、无定形有机颗粒及腐败的有机物质和泥沙。4种成分中主要是浮游植物，另外3种成分是较次要的。而且蝌蚪的食性与其生活习性和消化道的长度有着明显的一致性。牛蛙蝌蚪属静水水域类型，游泳能力不强，所以只好吞噬随波逐流的浮游藻类。蝌蚪也喜欢聚集在烂草堆里，用角质唇齿刮取腐败的有机物质及底栖硅藻。蝌蚪肠道细长曲折，以最简单方式盘旋于腹腔之中。孵化后刚开始摄食的蝌蚪，其消化道长度约为全长的1.48倍，为体长的4倍。随着蝌蚪的成长，消化道以更快的速度增长，与全长、体长的比例也跟着增加。蝌蚪体长增长到60.1～66.0毫米时，消化道长度平均为全长的7.53倍，为体长的19.15倍。变态前夕，消化道最长达全长的10.76倍，达体长的26.32倍。蝌蚪消化道长度和全长之间比例的变化，是因为植物性饲料一般较动物饲料难消化，要较长时间和较多的接触面积才能达到消化植物纤维的目的。
蝌蚪变态为幼蛙后，食性发生根本转变，以活的动物性饲料为食。消化道的长度则很快缩短，这时仅占体长的2/3左右。而且强大的尾部被吸收（萎缩），因而体重显著减轻。幼蛙和成蛙靠摄食小鱼、小虾、螺、蚯蚓、蚱蜢、蝼蛄、蝇蛆等生活。牛蛙捕食时，大多选择在安全、僻静和饵料丰富的浅水处，或离水不远的陆地，蹲伏不动，耐心等待。如无外来干扰，不常变换位置；发现活动物时则以猛扑的方式跳跃捕捉。当被捕获物离蛙较远时，则轻轻的爬向目标，伺机捕捉。由于其动作敏捷，一般很少落空。在陆上捕获食物后，往往立即跳入水中，用前肢帮着吞下食物，然后回转至岸边。有时连同捕获物上的附着物，如草叶、浮萍等也一同摄入。在饵料缺乏的情况下，牛蛙有大牛蛙吃小牛蛙或残食其他小型动物的现象。
