เสือโคร่งมีพฤติกรรมและอุปนิสัยชอบอยู่เพียงลำพังตัวเดียวโดด ๆ ยกเว้นในฤดูผสมพันธุ์จึงจะจับคู่กัน อายุที่พร้อมจะผสมพันธุ์ได้นั้นคือ 3–5 ปี โดยตัวเมียจะเป็นสัดทุก ๆ 50 วัน และจะส่งเสียงร้องดังขึ้น ๆ และถี่ขึ้นเรื่อย ๆ การผสมพันธุ์ของเสือโคร่งนั้นใช้เวลาเร็วมาก คือ ใช้เวลาเพียง 15 วินาทีเท่านั้น เมื่อเสร็จแล้วตัวผู้จะแยกจากไป และอาจไปผสมพันธุ์กับตัวเมียตัวอื่น ตัวเมียที่ปฏิสนธิแล้วจะตั้งท้องนานประมาณ 105–110 วัน คลอดลูกครั้งละ 1-6 ตัว และจะเลี้ยงลูกเองตามลำพังโดยไม่ยอมให้ใครเข้าใกล้ประมาณ 2 ปี

ชอบอาศัยอยู่ตามป่าทึบสลับกับทุ่งหญ้าโล่ง ชอบว่ายน้ำและแช่น้ำมาก ซึ่งแตกต่างจากเสือสายพันธุ์อื่น ล่าเหยื่อได้ทั้งกลางวันและกลางคืน แต่ส่วนใหญ่ในเวลากลางวันจะนอนพักผ่อน ล่าเหยื่อในเวลาเย็น พลบค่ำ กลางคืน หรือขณะที่อากาศไม่ร้อนจัด มีสายตาที่มองเห็นได้ทั้งที่มืดและสว่าง จะคืบคลานเข้าหาเหยื่อในระยะใกล้ 10–25 เมตร จนกระทั่งได้ระยะ 2–5 เมตร จึงกระโดดใส่ หากเป็นเหยื่อขนาดเล็กจะกัดที่คอหอย หากเป็นสัตว์ขนาดใหญ่ เช่น เก้ง หรือ กวาง จะกัดที่ท้ายทอยหรือหลังด้านบน และอาจจะล่าได้ถึงช้าง ในตัวที่เป็นยังลูกช้างหรือยังเป็นช้างที่ยังเล็กอยู่ โดยเสือโคร่งตัวที่ล่าช้างได้ ต้องเป็นเสือที่มีความเฉลียวฉลาดและพละกำลังพอสมควร จึงจะสามารถล่อลูกช้างให้พลัดออกจากโขลงได้ และเมื่อฆ่าจะกัดเข้าที่ลำคอเพื่อให้ตัดหลอดลมให้ขาด ซึ่งช้างตัวอื่น ๆ จะไม่กล้าเข้าไปช่วยได้แต่ยืนดูอยู่ห่าง ๆ และส่งเสียงร้อง เสือโคร่งจะยังไม่กินช้างหมดภายในทีเดียว แต่จะเก็บหรือทิ้งซากไว้และกลับมากินเรื่อย ๆ ในระยะเวลา 7–10 วัน[4] เสือโคร่งวิ่งได้เร็วกว่า 60 กิโลเมตร/ชั่วโมง และสามารถกระโจนในระยะทาง 500 เมตรได้ในเวลาเพียงไม่กี่วินาที[5]

เสือโคร่งมักจะกัดที่คอหอยเหยื่อจากทางด้านบนหรือด้านล่าง บางทีกระโดดตะปบหลังและตะปบขาหลังเหยื่อให้ล้มลงก่อนที่จะกัดคอหอย และเมื่อได้เหยื่อแล้ว จะเริ่มกินเนื้อบริเวณคอก่อน แล้วจึงมากินที่ท้องและกล้ามเนื้อหลัง โดยมักจะไม่กินหัวและขาของเหยื่อ เหยื่อที่เหลือจะถูกฝังกลบโดยใช้ใบไม้ หรือกิ่งไม้ หรือเศษหญ้า และตัวเสือโคร่งเองจะหลบนอนอบู่บริเวณใกล้ ๆ นั้น และบางตัวอาจคาบเหยื่อขึ้นไปขัดไว้ตามคบไม้เหมือนเสือดาว (P. pardus) ด้วยก็ได้ เสือโคร่งมีกล้ามเนื้อขาที่แข็งแรงมาก สามารถตามเหยื่อได้ไกลถึง 100–200 เมตร เพศผู้มีพื้นที่ในการหากินกว้างถึง 200–300 ตารางกิโลเมตร ขณะที่ตัวเมียมีเพียง 60 ตารางกิโลเมตรเท่านั้น เพื่อเลี้ยงตัวเองและลูกน้อย

นิสัยปกติจะหวงถิ่น โดยการหันก้นปัสสาวะรดตามต้นไม้ โขดหิน เพื่อให้กลิ่นของตนเองติดอยู่ เพื่อประกาศอาณาเขตและสื่อสารกับเสือโคร่งตัวอื่น ซึ่งกลิ่นใหม่จะมีกลิ่นค่อนข้างหอม[3] ในบางครั้งอาจจะข่วนเล็บกับเปลือกไม้ด้วยเพื่อเป็นการลับเล็บและประกาศอาณาเขต หากมีเสือโคร่งตัวอื่นหรือสัตว์อื่นที่มีขนาดใหญ่รุกล้ำมา จะต่อสู้กัน โดยปกติแล้ว เสือโคร่งจะกลัวมนุษย์ จะหลบหนีไปเมื่อพบกับมนุษย์ แต่จะทำร้ายหรือกินเนื้อมนุษย์ได้ เมื่อบาดเจ็บหรือจนตรอก หรือเป็นเสือที่อายุมากแล้วไม่สามารถล่าเหยื่อชนิดอื่นได้ หากได้กินเนื้อมนุษย์ก็จะติดใจและจะกลับมากินอีก จนกลายเป็นเสือกินคน[6]