De doodshoofdvlinder hoort thuis in Afrika en het zuidwestelijk deel van Azië. Vanuit het Middelandse Zeegebied trekt de vlinder naar het noorden, Europa binnen. De trekkende vlinder vliegen in juli en augustus. Een tweede generatie, nakomelingen van de migranten, vliegen vanaf begin september. De voedselplant van de rupsen is de aardappelplant, terwijl ook andere soorten nachtschade gegeten worden. De rups verpopt zich in een holletje onder de grond. De roltong van de doodshoofdvlinder is kort en stevig. Hij kan er nectar mee drinken, maar ook honingraten in bijenkorven mee doorboren en de honing opzuigen. De vlinders maken bij verstoring soms piepende geluiden om belagers in verwarring te brengen.