De soort wordt enkel in grotten en groeven aangetroffen, meestal solitair. Ze hangen dikwijls vrij aan muren of plafonds en je vindt ze zelden in nauwe spleten. Ook tijdens de winterslaap steken hun oren ver boven hun kopje uit (uitzonderlijk worden ze onder onder hun vleugels gestopt). Ze slapen van oktober tot maart/april.
De Bechsteins vleermuis legt geen grote afstand af tussen winter- en zomerverblijfplaats, maximaal 35 km.
Op hun zomerverblijfplaats (in bossen) verenigen de vrouwtjes zich in kraamkolonies. De kraamkolonies bestaan uit kleine groepjes die regelmatig verhuizen. In een kolonie zijn de dieren nauw verwant langs de vrouwelijke lijn.
Pas als het echt donker is vliegen ze uit om te jagen. De Bechsteins verlaat het bos niet als ze zich verplaatst tussen jachtgebied en kolonie.
Bij de jacht maken ze gebruik van echolocatie of sonar om zich te oriënteren en hun prooien te localiseren. Via hun mond stoten ze ultrasone, voor de mens onhoorbare, geluiden uit. Wanneer de geluidsgolven op een object (boom, insect...) botsen, dan ontstaat er een echo die wordt opgevangen door de gevoelige vleermuisoren. In de hersenen worden al deze signalen verwerkt en krijgt de vleermuis een 'beeld' van zijn omgeving.
De Bechsteins vleermuis heeft een frequentie modulerende sonar (FM). Het zijn korte pulsen met een steil frequentie verloop. Dit wil zeggen dat in een korte tijd de frequentie van 100 kHz zakt tot 30 kHz. Dit type van signaal geeft zeer gedétailleerde informatie, maar door de weerstand van de lucht reikt het niet ver.
In Vlaanderen overwinteren de Bechsteins vleermuizen in de mergelgroeven. Ze prefereren plaatsen met een hoge luchtvochtigheid en een temperatuur tussen 3°-7°C. De dieren kruipen zelden weg in spleten maar hangen vrij aan het plafond of tegen de muur. Het vermoeden bestaat dat een deel van de populatie in holle bomen overwintert.
De Bechsteins vleermuis is een strikt bosgebonden soort die enkel in holle bomen (en vleermuiskasten) worden aangetroffen.
Het jachtgebied van de Bechsteins is klein en ligt in een straal van 1à2 km rond de kolonie. De Bechsteins verlaat het bos niet als ze zich verplaatst tussen kolonieplaats en jachtgebied. Ze foerageren in structuurrijke bossen met een weelderige ondergroei. Ze worden voornamelijk aangetroffen in oude loofbossen die perceelsgewijs of individueel gemengd zijn met naaldhout. Er lijkt eveneens een voorkeur te bestaan voor gebieden met reliëf.
Het dieet bestaat enerzijds uit insecten die van de vegetatie en van de bodem worden geplukt, zoals spinnen en loopkevers, en anderzijds uit nachtvlinders die in de vlucht worden gevangen.
De paartijd begint in de herfst en duurt tot in het voorjaar. Vanaf eind april/mei bezetten ze de kraamkamers met meestal 10 tot 30, maximum 80 vrouwtjes die een hechte groep vormen. In de kraamkamers bevinden zich tot 30% niet-zogende vrouwtjes. De jongen worden geboren vanaf de eerste helft van juni tot begin juli. Om de 2 tot 3 dagen brengen ze hun jongen naar een andere verblijfplaats. Vanaf begin augustus zijn de jongen vliegvlug en eind augustus verlaten ze de kraamkamers.