Полярная сова распространена по всей зоне тундр. На зиму в поисках пищи откочёвывает до зоны лесотундры и степей; в лесах встречается редко. На зимовках придерживается открытых участков; иногда залетает в поселения. Начинаются кочёвки в сентябре—октябре; на юге сова остаётся до марта-апреля. Некоторые особи остаются в местах гнездования и на зиму, выбирая участки с небольшим покрытием снега и льда.
Полярная сова — активный хищник. Основу её питания составляют мышевидные грызуны, в первую очередь лемминги. За год одна сова съедает более 1600 леммингов. Ловит также зайцев, пищух, мелких хищников (горностай), птиц (белых куропаток, гусей, уток), не пренебрегает рыбой и падалью. Сова не охотится вблизи гнезда, поэтому птицы охотно селятся поблизости от сов, которые защищают свою территорию от других хищников.
Охотится полярная сова, главным образом, сидя на земле, предпочтительно на возвышении, и бросаясь на приближающуюся добычу. В сумерках иногда охотится и на лету, трепеща на одном месте в воздухе, подобно пустельге. Хотя белая сова и не строго ночная птица, всё же охотничьи вылеты обычно падают на раннее утро или вечер. Жертву обычно преследует в угон. Мелкую добычу совы заглатывают целиком, крупную уносят к себе и уже на месте разрывают на куски когтями.
Голос — отрывистый лающие и каркающие крики; в сильном возбуждении издают высокие верещащие трели. Обычно полярные совы молчаливы вне сезона размножения. Белая сова охотится на куропаток, а особенно на грызунов-леммингов.
