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Le grand-duc d'Europe est l'oiseau de proie nocturne le plus grand et se nourrit de tout. La majeure partie de son régime consiste en des mammifères (campagnols, rats, souris, renards, lièvres) et des oiseaux de toutes sortes.
La reproduction commence généralement à la fin de l'hiver, parfois plus tard, à raison d'une couvée par an, de 1 à 4 œufs blancs généralement pondus à trois jours d'intervalle. La femelle couve les œufs pendant 31 à 36 jours et pendant cette période, la femelle est nourrie au nid par le mâle. Le moment venu, ils éclosent tous les deux trois jours, généralement dans l'ordre dans lequel ils ont été pondus et sont couvés pendant deux semaines. La femelle reste avec eux au nid pendant 4 à 5 semaines. Au début, le mâle porte la nourriture au nid ou la dépose tout près, et la femelle propose des petits morceaux aux jeunes. A 3 semaines, ceux-ci commencent à manger eux-mêmes et commencent à avaler des petits morceaux entiers. A 5 semaines, les jeunes se promènent autour du nid, et à 7 semaines, ils sont capables de voler sur quelques mètres.
Les jeunes sont nourris par les deux parents pendant 20 à 24 semaines. Ils prennent leur indépendance entre septembre et novembre, et quittent le territoire familial, ou sont "poussés" à l'extérieur par les parents.