黑枕黄鹂在中国主要为夏候鸟,部分为留鸟。通常每年4-5月迁来中国北方繁殖,9-10月南迁。
常单独或成对活动,有时也见呈3-5只的松散群。主要在高大乔木的树冠层活动,很少下到地面。繁殖期间喜欢隐藏在树冠层枝叶丛中鸣叫,鸣声清脆婉转,富有弹音,并且能变换腔调和模仿其他鸟的鸣叫,清晨鸣叫最为频繁,有时边飞边鸣,飞行呈波浪式。
主要食物有鞘翅目、鳞翅目、尺蠖蛾科幼虫、螽斯科、蝗科、夜蛾科幼虫、枯叶蛾科幼虫、斑蛾科幼虫、蝶类幼虫、毛虫、蟋蟀、螳螂等昆虫,也吃少量植物果实,如桑葚、野葡萄等。