Verbreitet ist der Graufuchs vom südlichen Kanada über die USA und Mittelamerika bis nach Kolumbien und Venezuela. Er ist ein Bewohner von Laubwäldern, der das offene Gelände meidet. Aus diesem Grunde ist er im mittleren Westen der USA nur sehr lückenhaft verbreitet.

Als einzige Hunde können Graufüchse (und ihre Verwandten, die Insel-Graufüchse) auf Bäume klettern. Sie werden deshalb in Nordamerika auch tree foxes genannt. Sie steigen auf Bäume, wenn sie von Feinden gejagt werden, aber auch aus eigenem Antrieb, zum Beispiel auf der Nahrungssuche. Die wichtigste Nahrung sind wohl baumbewohnende Hörnchen, aber Graufüchse jagen auch Mäuse, Kaninchen, Vögel und Insekten, und fressen nebenher Beeren, Früchte und andere Pflanzenkost.

Der Graufuchs gräbt keinen eigenen Bau, sondern sucht sich für den Tag Unterschlupf in hohlen Bäumen, Felsspalten oder Murmeltierbauen. Bei Nacht werden sie aktiv. Graufüchse sind wahrscheinlich monogam und bleiben ein Leben lang paarweise zusammen. Im Wurf befinden sich im Schnitt vier Welpen.