Серый кит населяет несколько участков Мирового океана, разделяясь географически на две непересекающиеся популяции: западную, называемую охотско-корейской, и восточную, чукотско-калифорнийскую. В России этот вид занесен в Красную книгу, а с 1947 г. его промысел запрещен во всем мире. Единственное исключение сделано для коренных жителей Чукотки и Аляски, которые имеют право добывать серого кита в соответствии со своими традициями и основными жизненными потребностями. Квота на добычу представителей этого вида составляет до 200 особей в год.
Кроме тех территорий, на которых серые киты живут в настоящее время, они встречались до XX века во Внутреннем Японском море, используя его акваторию для рождения детенышей. В течение последних ста лет серых китов там не было замечено.
В северной части Атлантического океана, с том числе и в Балтийском море, в течение долгого времени жила еще одна обособленная популяция этого вида, однако в настоящее время она исчезла, вероятнее всего, будучи уничтоженной в результате хозяйственной и промысловой деятельности человека.
Размер взрослой особи серого кита составляет 11 — 13 метров, а вес достигает 30 — 35 тонн. Окрашены киты в темные буроватые тона. Проживающие на коже паразиты, в основном усоногие рачки, оставляют по всему телу хорошо заметные светлые пятна. Очертания тела стройные, вытянутые, голова занимает примерно пятую часть длины тела. Характерным для серого кита является отсутствие спинного плавника, вместо которого на спине находится небольшой гребень. С каждой стороны верхней челюсти кит имеет по 130 — 180 пластин китового уса белого или желтоватого цвета, высота которых достигает 30 — 40 см.
Брачный период приходится обычно на январь — март, а детеныши серого кита рождаются чаще всего в январе — феврале. Беременность относительно долгая, длится 13,5 месяцев. Самка вынашивает всегда единственного детеныша, вес которого при рождении составляет около 500 кг, а длина от 3,6 до 5,5 метров. Период лактации составляет 7 — 9 месяцев, в течение которых детеныш питается почти исключительно молоком матери. Молоко серого кита имеет примерно 58% жирности. Серые киты становятся способны к размножению в возрасте 8 — 9 лет, продолжительность их жизни 100 лет и более.
Серые киты способны совершать длительные сезонные миграции, протяженность маршрута которых составляет около 20 000 км. Киты находятся в пути от 4 до 6 месяцев. Сроки и маршруты миграций зависят от метеоусловий, а также половых и возрастных различий. Киты чукотско-калифорнийской популяции зиму проводят между 20 и 30 градусами северной широты, у берегов Калифорнии, где происходит спаривание и рождение детенышей. На лето киты уходят в Чукотское, Берингово и Восточно-Сибирское моря, где активно питаются. Места зимовки особей охотско-корейской популяции — акватория Корейского полуострова, летом же киты чаще всего встречаются в районе острова Сахалин.
Основу рациона питания серого кита составляют бокоплавы, хотя в пищу может употреблять и другие виды беспозвоночных. Характерной особенностью этого вида является то, что они питаются на мелководье, причем часто захватывают пастью грунт, взрыхляя и процеживая его.
В природе единственными естественными врагами серых китов являются косатки. Однако в наибольшей степени эти животные страдают от деятельности человека. Кроме того, что были полностью уничтожены японская и североатлантическая популяции, под угрозой исчезновения долгое время находилась также охотско-корейская популяция. Ее судьба и в настоящее время вызывает опасение, так как естественная среда обитания серых китов подвергается значительному изменению в результате ведущейся разработки нефтегазовых месторождений в Охотском море.
Неблагоприятно сказывается на численности серых китов и загрязнение Мирового океана, и расширяющаяся хозяйственная деятельность человека. Серые киты крайне чувствительны к фактору беспокойства, и изменение привычных условий мгновенно сказывается на популяции.
Для чукотско-калифорнийской популяции в настоящее время основным травмирующим фактором является беспокойство со стороны наблюдающих за китами туристов, которые стремятся как можно ближе подойти к тем районам, где в зимнее время года на свет появляются детеныши серого кита.