Это мелкий зверек типично беличьего облика, с вытянутым стройным телом и пушистым хвостом с «расчёсом». Длина её тела 19,5—28 см, хвоста — 13—19 см (примерно 2/3 длины тела); вес 250—340 г. Голова округлая, с большими чёрными глазами. Уши длинные, с кисточками, особенно выраженными в зимний период. На мордочке, передних лапах и брюхе растут чувствительные вибриссы. Задние конечности заметно длиннее передних. Пальцы с цепкими острыми когтями. Волосы по бокам хвоста достигают длины в 3—6 см, отчего хвост имеет уплощённую форму.
Зимний мех у белки высокий, мягкий и пушистый, летний — более жёсткий, редкий, и короткий. По изменчивости окраски белка держит одно из первых мест среди животных Палеарктики. Её окраска меняется сезонно, по подвидам и даже в пределах одной популяции. Летом в ней преобладают рыжие, бурые или тёмно-бурые тона; зимой — серые и чёрные, иногда с коричневым оттенком. Брюшко светлое или белое. Встречаются белки-меланисты с совершенно чёрным мехом и альбиносы, а также пегие белки, мех которых покрыт белыми пятнами. По зимней окраске хвоста белки делятся на «краснохвосток», «бурохвосток» и «чёрнохвосток». В степных борах Западной Сибири встречаются белки-серохвостки.
Размеры белок уменьшаются от горных районов к равнинным, размеры черепа — с юга на север, а окраска светлеет по направлению к центру ареала. Чёрные и коричневые тона зимнего меха у карпатских, дальневосточных и маньчжурских подвидов сменяются голубовато- и пепельно-серыми, наиболее выраженными у белок-телеуток. Одновременно в том же направлении увеличивается площадь белого поля брюшка и возрастает процент «краснохвосток».
Белка линяет 2 раза в год, за исключением хвоста, который линяет один раз в год. Весенняя линька протекает главным образом в апреле—мае, а осенняя — с сентября по ноябрь. Сроки линьки сильно зависят от кормовых и метеорологических условий данного года. В урожайные годы линька начинается и заканчивается раньше, в плохие сильно задерживается и растягивается. Весенняя линька идёт c головы до корня хвоста; осенняя — в обратном порядке. Взрослые самцы начинают линять раньше, чем самки и сеголетки. Линька у белок, как и у всех других млекопитающих, вызвана изменением длины светового дня, что влияет на деятельность гипофиза. Выделяемый гипофизом тиреотропный гормон влияет на активность щитовидной железы, под действием гормона которой происходит линька.
Рацион белки очень разнообразен и включает более 130 наименований кормов, среди которых основную массу составляют семена хвойных деревьев: ели, обыкновенной сосны, сибирского кедра, пихты, лиственницы. В южных районах, где растут дубовые леса с подлеском из лещины, питается жёлудями и лесными орехами. Кроме того белка потребляет грибы (особенно олений трюфель), почки и побеги деревьев, ягоды, клубни и корневища, лишайники, травянистые растения. Их доля в рационе заметно возрастает при неурожае основных кормов. Очень часто в бескормицу белка интенсивно объедает цветочные почки ели, нанося урон этим насаждениям. В период размножения не брезгует животными кормами — насекомыми и их личинками, яйцами, птенцами, мелкими позвоночными. После зимовки белка охотно грызет кости погибших животных, посещает солонцы. Дневное количество пищи зависит от сезона: весной, во время гона белка съедает до 80 г в день, зимой — всего 35 г.
Весьма интересно, что шишки, погрызенные белками, легко отличаются от тех, с которыми работали клесты или дятлы. Зверьки обкусывают чешуйки у сердцевины, оставляя от шишек лишь голые стержни с несколькими чешуйками на конце.
На зиму белка делает небольшие запасы желудей, орехов, шишек, натаскивая их в дупла или зарывая среди корней, а также сушит грибы, развешивая их на ветках. Правда, о своих складах она быстро забывает и находит их зимой случайно, чем пользуются другие животные — птицы, мелкие грызуны, даже кабан и бурый медведь. Некоторые из беличьих запасов весной прорастают, что способствует процессу лесовозобновления. Вместе с тем, белка сама пользуется запасами других животных (бурундука, кедровки, сойки, мышей), которые легко отыскивает даже под 1,5 м слоем снега.
Белки весьма плодовиты. На большей части ареала приносят 1—2 помёта, в южных районах — до 3-х. У якутской белки обычно всего 1 выводок в год. Сезон размножения, в зависимости от широты местности, кормовых условий и плотности популяции, начинается в конце января — начале марта и заканчивается в июле—августе. Во время гона возле самки держатся 3—6 самцов, которые демонстрируют агрессию по отношению к конкурентам — громко урчат, бьют лапами по веткам, бегают друг за другом. После спаривания с победителем самка строит выводковое гнездо (иногда 2—3); оно аккуратное и больших размеров.
Беременность длится 35—38 дней, в помёте от 3 до 10 детёнышей; во втором помёте меньше. Новорожденные бельчата голые и слепые, массой около 8 г. Волосяной покров у них появляется на 14 сутки, прозревают только на 30—32 день. С этого момента начинают выходить из гнезда. Молоком выкармливаются до 40—50 дней. В возрасте 8—10 недель покидают мать. Половой зрелости достигают в 9—12 месяцев. Вырастив первый помёт, самка несколько откармливается и снова спаривается. Интервал между выводками составляет около 13 недель. В октябре—ноябре беличье поголовье на 2/3, а иногда и на 75—80 % состоит из бельчат-сеголетков.
В неволе белки доживают до 10—12 лет, однако в природе белка старше 4 лет уже является старой. Доля таких зверьков при самых благоприятных условиях не превышает 10 %. В районах с интенсивным беличьим промыслом популяция полностью обновляется за 3—4 года. Особенно высока смертность молодняка — 75—85 % бельчат не переживают свою первую зиму.
Врагами белки являются совообразные, ястреб-тетеревятник, лесная куница в Европейской части России, соболь — в азиатской и харза на Дальнем Востоке. На земле их ловят лисы и кошки. Однако существенного влияния на состояние популяций хищники не оказывают. Гораздо сильнее на численность белок воздействует бескормица и эпизоотии. Эпизоотии обычно возникают в конце осени и наиболее развиваются весною. Белки гибнут от кокцидиоза, туляремии, геморрагической септицемии; у них обычны глисты, клещи и блохи.
Это обычный, на большей части ареала многочисленный вид. Численность растет к югу и на восток ареала: если в Московской области плотность населения составляет 20—90 зв./1000 га, то в Восточной Сибири она колеблется в пределах 80—300 зв./1000 га. Зависит она и от места обитания популяции, наибольшей численности достигая в кедровниках — 400—500 зв./1000 га.
Численность белки подвержена сильным колебаниям в зависимости от урожая основных кормов. Если после урожайного года следует настоящий взрыв рождаемости (до 400 %), то после голодных годов она сокращается в десятки раз. Увеличение и сокращение численности обычно наблюдаются через год после урожая или неурожая кормов.
В Великобритании и Ирландии на численность белки обыкновенной сильно повлияла акклиматизация серой белки (Sciurus carolinensis). Североамериканская белка практически вытеснила аборигенную, в частности поскольку является переносчиком опасного парапоксивируса, не болея сама. На Кавказе наблюдается противоположная ситуация — здесь завезённая рыжая белка вытеснила из хвойных лесов местную персидскую белку.