铁线虫的生活史分为4个阶段——卵；由卵孵化出的寄生前幼虫；寄生在无脊椎动物如昆虫宿主体内的寄生幼虫；自由生活的水生成虫。一旦被感染的昆虫进入水中，成熟的铁线虫就会从它在动物体内形成的洞中钻出来。一般认为，寄生状态的铁线虫通过体表吸收身体所需的营养，从宿主的体液中获取营养。
铁线虫的生活史分为4个阶段——卵；由卵孵化出的寄生前幼虫；寄生在无脊椎动物如昆虫宿主体内的寄生幼虫；自由生活的水生成虫。铁线虫在春天交配后，雌虫会在水中产下大量的卵。铁线虫的卵只有40微米宽，50微米长，每只雌性铁线虫可以产下巨大数目的卵量，据估计有2700万，产卵的地方主要在浅水中，包括沼泽、池塘和小溪。
约三至四周后，幼虫孵化，幼虫必须寄生在无脊椎动物身上才能发育，铁线虫无法从外部穿透宿主，而是以三种方式感染宿主，包括蟋蟀、蟑螂、甲虫、螳螂和蚱蜢，也会感染蜘蛛和土虱。铁线虫的幼虫很小，在昆虫饮水时被吞食，幼虫一旦进入寄主昆虫体内，就会穿透昆虫的肠道，进入昆虫的体腔发育。对于一些铁线虫，水栖昆虫如蜉蝣、蚊子幼虫或蝌蚪会吃铁线虫幼虫，当铁线虫幼虫被这些生物吞食时，它们会在寄主体腔内形成囊状并等待时机，如果别的昆虫如螳螂或蟋蟀吃掉了一个处于囊状状态的铁线虫，铁线虫才会从囊中出来，并在第二宿主中完成发育。
在某些情况下如水源干涸时，一些铁线虫幼虫会在树叶或其他碎屑上形成囊状，如果一个合适的寄主，如螳螂，在食用植物时吃掉了这个囊肿，铁线虫幼虫就可以进入寄生阶段。铁线虫在宿主体内变成了成虫。一般认为，寄生状态的铁线虫通过体表吸收身体所需的营养，从宿主的体液中获取营养。铁线虫在昆虫体内经常被紧紧地折叠起来，以适应昆虫的身体，但即使这样，它也能填满动物的大部分体腔。
铁线虫感染会破坏未成熟昆虫的生长和成熟昆虫的繁殖，受感染的昆虫也容易过早死亡。幼虫于宿主体内在两到三个月内最终成熟并从宿主体内逃逸，此时铁线虫会对宿主的行为施加控制，它以某种方式触发昆虫寻找水源。研究人员发现，一些受感染的昆虫被放置在水附近时，它们会直接进入水中，而未受感染的昆虫在靠近水时就会离开。一些科学家认为，在昆虫的影响下，昆虫可能会变得非常口渴，导致它冲向水源，这种行为控制的机制还不清楚，可能是由昆虫体内产生的特殊化学物质控制的。
一旦被感染的昆虫进入水中，成熟的铁线虫就会从它在动物体内形成的洞中钻出来。这可能会杀死宿主，但有时会存活下来，有时可以看到多个铁线虫离开昆虫的身体。铁线虫成虫形似线虫，但很长，通常30-40厘米，有时长达120厘米，直径很细，通常只有1毫米，颜色通常是紫褐色到黑色。铁线虫成虫在水里自由生活，不进食，但可以活好几个月，它们在水里或泥里越冬，在第二年春天重复这样的循环。
