På grund av att gråstarr är så vanlig och växer i så olikartade miljöer, från mörka till ljusa och med olika markfukt, utvecklas den också olika på olika ställen. Den kan till exempel ses blommande från vitsippans till ekorrbärets tid och växlar kraftigt i storlek, form och färg beroende på växtplats, från klena mer gulaktigt gröna exemplar på mager mark i mörk skog till frodiga, grova och blågröna på övergödda öppna marker i jordbrukslandskapet. Axen kan vara läroboksenliga, men även mycket små och fåblommiga. Det gör att gråstarr kan vara svåridentifierad om den inte har välutvecklade omogna eller mogna frukter. Genom granskning av fruktgömmen med lupp brukar den dock vara tydligt avgränsbar, främst mot nickstarr, men även mot övriga arter i denna grupp i släktet.

Gråstarr vilar i fröbanken i många typer av våta eller fuktiga marker och gror när växttäcket skadas och naken jord blottas. Den är en typisk kolonisatör på naken jord i en rotvältegrop eller efter körning och markberedning i skogen. Den behåller en stor del av bladen gröna långt in på hösten.

Hybrider med nålstarr, myrstarr, repe­starr, norskstarr och tågstarr är kända, se dessa.