Обитает в тундровой, лесной и частично лесостепной зоне Северной Европы (Скандинавия, северная Польша, изолированные популяции в Ирландии, Шотландии, Уэльсе), России, Казахстане, северо-западной Монголии, северо-восточного Китая, Японии (о. Хоккайдо). Акклиматизирован в Южной Америке (Чили и Аргентина). Населяет некоторые арктические острова (Новосибирские, Вайгач, Колгуев). В сравнительно недалеком прошлом был распространён значительно южнее; реликтовый участок прежнего ареала сохранился в Швейцарских Альпах.
В России распространён на большей части территории, на севере до зоны тундр включительно. Южная граница ареала проходит по южным окраинам лесной зоны. В ископаемых остатках известен из верхнеплейстоценовых отложений верхнего Дона, из района среднего течения Урала, западного Забайкалья (гора Тологой).
Преимущественно сумеречное и ночное животное. Наиболее активен в предутренние и предвечерние часы. Обычно кормёжка (жировка) начинается с заходом солнца и заканчивается к рассвету, но летом ночного времени не хватает и зайцы кормятся по утрам. Летом в тундре зайцы, спасаясь от гнуса, переходят на дневное питание. Дневные жировки отмечаются во время гона. Обычно за день заяц проходит всего 1-2 км, хотя в некоторых районах ежедневные кочёвки к местам кормления достигают десятка километров. В оттепель, снегопад и дождливую погоду беляк часто вообще не выходит на кормёжку.
Беляк — растительноядное животное с чётко выраженной сезонностью питания. Весной и летом он кормится зелёными частями растений; Осенью, по мере высыхания травы, зайцы начинают есть мелкие веточки кустарников. По мере установления снежного покрова питание грубыми кормами приобретает всё большее значение. Зимой беляк кормится побегами и корой различных деревьев и кустарников.
Крупный заяц: длина тела взрослых животных от 44 до 65 см, изредка достигая 74 см; масса тела 1,6-4,5 кг. Средние размеры уменьшаются с северо-запада на юго-восток. Самые крупные беляки обитают в тундре Западной Сибири (до 5,5 кг), самые мелкие в Якутии и на Дальнем Востоке (3 кг). Уши длинные (7,5-10 см), но заметно короче, чем у русака. Хвост обычно сплошь белый; относительно короткий и округлый, длиной 5-10,8 см. Лапы сравнительно широкие; ступни, включая подушечки пальцев, покрыты густой щёткой волос. Нагрузка на 1 см² площади подошв у беляка всего 8,5-12 г, что позволяет ему легко передвигаться даже по рыхлому снегу.
В окраске наблюдается чётко выраженный сезонный диморфизм: зимой беляк чисто-белый, за исключением чёрных кончиков ушей; окраска летнего меха в различных частях ареала — от рыжевато-серой до аспидно-серой с бурой струйчатостью. Голова обычно окрашена несколько темнее спины; бока светлее. Брюхо белое. Только в областях, где нет устойчивого снегового покрова, зайцы на зиму не белеют.