Почки стебельчатые, яйцевидные или яйцевидно-шаровидные, на вершине слегка притуплённые, пушистые. Листья расположены в три ряда[2], очерёдные, овальные, овально-ланцетные или яйцевидно-округлые, реже эллиптические, длиной 4(4,5[3])—10 см, шириной 3,5—7 см, острые или остроконечные, реже притуплённые, с округлым или слабо сердцевидным основанием, остро-двоякопильчатые, молодые густо-пушистые, не липкие, взрослые сверху почти голые, снизу серо-зелёные, без бородок в углах нервов, на мягко волосистых или войлочных черешках длиной 1—2(3[3]) см. Молодые листья не клейкие[5].
Тычиночные серёжки вершинные, собраны по три—пять вместе, сидячие или на коротких пушистых ножках, содержат при каждой чешуйке по три цветка с четырьмя тычинками с раздвоенными пыльниками[2]. Пестичные цветки собраны по восемь—десять пучками на общем цветоносе, то под мужскими серёжками, то на вершинах ветвей, эллиптические, чёрно-бурые, длиной около 1,5 см, диаметром 7—8 см, содержат при каждой чешуйке по два цветка; пестик с двумя нитевидными пурпуровыми рыльцами, выступающими из-за чешуй[2]. Цветёт в марте — апреле, до появления листьев, на одну—две недели раньше, чем ольха клейкая[5].
Плоды — обратнояйцевидные орешки с узкими, перепончатыми крыльями, 10 мм длиной и 7—8 мм шириной[3], созревающие в шишках, вдвое легче, чем у ольхи клейкой. Плоды созревают осенью, осыпаются и разносятся ветром[5]. В 1 кг 1 430 000 орешков; вес 1000 орешков — 0,5—0,9 г.
Плодоношение ежегодно, обильное. Семенные экземпляры начинают плодоносить с восьми—десяти лет; порослевые с пяти—семи лет[5].
В природе ареал вида охватывает практически всю территорию Европы, Малую Азию, Закавказье, Западную Сибирь и Северную Америку[7]. Северная граница ареала начинается в Швеции, проходит через Кольский полуостров, через весь север европейской части России и через всю Сибирь до Камчатки. Растёт в Сербии, Северной Италии и во Франции. Больше всего её на севере и северо-востоке европейской части России[3].
Растёт на равнинах в лесной и, реже, лесостепной и лесотундровой зоне. Образует так называемые сероольшатники — кустарниковые и мелколесные заросли на заболоченных опушках, болотах, у берегов рек, на лесосеках, пожарищах и заброшенных пашнях. Встречается вдоль ручьев и рек вместе с ивами и чёрной ольхой. Чистых насаждений не образует, вопрос о первичности или вторичности сероольшатников по балкам, оврагам и окраинам болот остаётся нерешённым. Благодаря обильному плодоношению, лёгкости распространения семян и хорошей их всхожести быстро заселяет вырубки, гари, заброшенные пашни, образуя временные ассоцияации, постепенно сменяющимися первичными фитоценозами. Чаще всего сероольшатники образуются на месте еловых и мелколиственных лесов, обратная смена ольхи елью происходит в течение 50—60 лет. Пастьба скота и вырубка леса в таких зарослях способствует более быстрому вегетативному размножению ольхи и более длительному существованию её ассоциаций. На Кавказе поднимается до 2000 м над уровнем моря, встречаясь единично или группами в среднем и верхнем горном поясах, на заброшенных пашнях и лесных полянах[4].
В Сибири, Забайкалье и Приамурье сосуществует рядом с близким видом ольхой пушистой (Alnus hirsuta (Spach) Rupr.) и замещается ей[5].
К почвам менее требовательна, чем чёрная ольха, хотя на бедных сухих песчаных почвах встречается редко; заболачивание переносит лучше, чем чёрная ольха. Предпочитает известковую, влажную почву и свободное стояние, хотя часто растёт и в густых посадках[3]. Сама обогащает почву азотом. Зимостойка. Теневыносливее, чем осина и берёза повислая, но предпочитает хорошо освещённые местообитания.
Наиболее распространёнными типами сероольшатников являются кисличный и снытевый на свежих дерново-подзолистых, сильно- или средне-оподзоленных почвах. Они возникают на месте ельников кисличных или сероольшатников черничных. В кисличных и снытевых сероольшатниках происходит интенсивное восстановление ели и быстрая смена их ельниками. По берегам рек, ручьёв, в оврагах, увлажнённых понижениях на перегнойно-глеевых, суглинистых и глинистых почвах, на небольших участках возникают таволговые и крупнопапоротниковые сероольшатники. Они возникают на месте хвойных, широколиственно-еловых и широколиственно-елово-черноольховых лесов и способны к длительному существованию. На песчаных и слабо увлажнённых почвах сероольшатники возникают редко и быстро сменяются сосной и елью. Такие сероольшатники возникают на гарях и вырубках сосняков брусничных. Ещё реже возникают осоковые сероольшатники на переувлажнённых почвах. Они недолговечны и имеют примесь берёзы, ивы. На небогатых свежих почвах водоразделов на месте ельников черничных возникают очень кратковременные сероольшатники черничные, сменяющиеся черноольшатниками кисличными и вейниковыми. Сероольшатники злаковые возникают на месте заброшенных пашен. Они неустойчивы и сменяются ельниками[4].
Ольха серая образуется много семян, но прорастает только их небольшая часть. Более эффективно вегетативное размножение обильными корневыми отпрысками. Растёт быстро. Живет 50—70, редко 150 лет[5].
Ольха серая в лесомелиоративных насаждениях используется на севере лесостепи для закрепления берегов рек, склонов и оврагов.
Древесина плотная, мягкая, отличается от древесины ольхи чёрной (Alnus glutinosa) более красным цветом; используется для производства столярных и токарных изделий, а также на подводные постройки[2]. Древесина ольхи серой имеет ряд полезных свойств, важных в строительстве. Она практически не поглощает пары, содержащиеся в воздухе, и жидкости, попадающие на её поверхность. Древесина не трескается и не усыхает под воздействием жара или резкого охлаждения. Масло, содержащееся в древесине, источает приятный древесный аромат. В лучших древостоях запас древесины достигает 250 м³/га[5].
Дрова из ольхи серой горят хорошо, но уголь не удерживает жару. Ольховые дрова использовались русскими крестьянами для выжигания сажи из печных труб, особенно после использования берёзовых дров. Дрова ценятся для производства рисовального (чертёжного) угля и угля, идущего на изготовление пороха. Ольховая стружка считается лучшей для упаковки фруктов[2].
Ольха серая весной даёт пчёлам много пыльцы, которой укрыты молодые листочки и побеги. Пчеловоды рекомендуют подкармливать пчёл пыльцой ольхи ещё до её цветения. Для этого срезают веточки, кладут в тёплом помещении в сито, застелённое бумагой. Как только пыльники откроются, сито осторожно встряхивают, и пыльца высыпается на бумагу. Её смешивают с мёдом и сахарным сиропом и дают пчёлам[2].
Листья идут на корм козам и овцам[2]. Почки и верхушки ветвей служат кормам рябчикам и тетеревам в зимний период[2].
В шишках ольхи серой содержатся алкалоиды, дубильные вещества, фенолкарбоновые кислоты, флавоноиды, жирное масло, тритерпеноиды, алифатические спирты, стероиды. Кора содержит тритерпеноиды, дубильные вещества. Листья ольхи содержат провитамин А (каротин), витамин С, фенолкарбоновые кислоты, дубильные вещества, антоцианы.
Препараты коры и шишек ольхи серой оказывают вяжущее, противовоспалительное, кровоостанавливающее действие, а свежие листья являются потогонным средством. Препараты шишек ольхи применяются при лечении острых и хронических воспалений тонких (энтероколитах) и толстых (колитах) кишек.
В официнальной медицине препараты из ольхи серой применяют как вяжущее и кровоостанавливающее средство, особенно при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, острых и хронических энтеритах и колитах. Отмечено благотворное действие отваров коры, шишек и листьев ольхи при суставном ревматизме, простудных заболеваниях и поносах у детей.
Отвары коры обладают противомикробным действием и снижают риск проявления аллергии, применяются при ревматическом полиартрите и в случае простудных заболеваний.
Ольха серая, как и другие виды ольхи, обогащает почву азотом[5].
На ольхе серой паразитируют несколько видов аскомицетов рода Тафрина (Taphrina). Taphrina alni поражает женские серёжки, вызывает листовидные разрастания их чешуек; Taphrina epiphylla вызывает появление «ведьминых мётел», пятнистость и сморщивание листьев[8].
Вид Ольха серая входит в род Ольха (Alnus) подсемейства Берёзовые (Betuloideae) семейства Берёзовые (Betulaceae) порядка Букоцветные (Fagales).
По данным The Plant List на 2013 год, в синонимику вида входят[9]:
В рамках вида выделяют несколько разновидностей[7]:
Почки стебельчатые, яйцевидные или яйцевидно-шаровидные, на вершине слегка притуплённые, пушистые. Листья расположены в три ряда, очерёдные, овальные, овально-ланцетные или яйцевидно-округлые, реже эллиптические, длиной 4(4,5)—10 см, шириной 3,5—7 см, острые или остроконечные, реже притуплённые, с округлым или слабо сердцевидным основанием, остро-двоякопильчатые, молодые густо-пушистые, не липкие, взрослые сверху почти голые, снизу серо-зелёные, без бородок в углах нервов, на мягко волосистых или войлочных черешках длиной 1—2(3) см. Молодые листья не клейкие.
Тычиночные серёжки вершинные, собраны по три—пять вместе, сидячие или на коротких пушистых ножках, содержат при каждой чешуйке по три цветка с четырьмя тычинками с раздвоенными пыльниками. Пестичные цветки собраны по восемь—десять пучками на общем цветоносе, то под мужскими серёжками, то на вершинах ветвей, эллиптические, чёрно-бурые, длиной около 1,5 см, диаметром 7—8 см, содержат при каждой чешуйке по два цветка; пестик с двумя нитевидными пурпуровыми рыльцами, выступающими из-за чешуй. Цветёт в марте — апреле, до появления листьев, на одну—две недели раньше, чем ольха клейкая.
Плоды — обратнояйцевидные орешки с узкими, перепончатыми крыльями, 10 мм длиной и 7—8 мм шириной, созревающие в шишках, вдвое легче, чем у ольхи клейкой. Плоды созревают осенью, осыпаются и разносятся ветром. В 1 кг 1 430 000 орешков; вес 1000 орешков — 0,5—0,9 г.
Плодоношение ежегодно, обильное. Семенные экземпляры начинают плодоносить с восьми—десяти лет; порослевые с пяти—семи лет.
Число хромосом 2n = 28.
