To świetny lotnik. W przeciwieństwie do większości ptaków, przed odlotem na zimowiska nie gromadzi rezerw tłuszczu, ale poluje w trakcie migracji. Muchołówki szare wędrują nocą, pojedynczo lub w grupkach rodzinnych. Długość życia W niewoli odnotowano długość życia 11,8 roku.
Środowisko Obrzeża prześwietlonych lasów, polany, stare parki, sady i ogrody z krzewami obok otwartych przestrzeni (podobnych siedlisk szukają w czasie migracji). Pierwotnie muchołówki szare zamieszkiwały głównie stare, przerzedzone drzewostany, zwłaszcza nadrzeczne. Obecnie spotykane w prawie wszystkich typach lasów, zwłaszcza na ich obrzeżach, oraz w zadrzewieniach śródpolnych i w pobliżu osad ludzkich, w parkach miejskich i podmiejskich, ogrodach, cmentarzach, alejach drzew. Zimuje w lasach akacjowych i ciernistych zaroślach. Nie przylatuje do karmnika. W Europie najczęściej spotykana na terenach rolnych i w obrębie zabudowań.