De Bonte vliegenvanger zingt / roep o.a. een oplopend "wiek, wiek", maar ook korte tikjes en een rateltje.
De keel en buik van het mannetje van de noordelijke populaties zijn helder wit van kleur evenals de witte vleugelvlek en een kleine dubbele witte vlek boven de snavel. De rest van het verenkleed is zwart in prachtkleed, of meer bruingrijs. Het mannetje is donkerder van kleur dan het vrouwtje dat meer bruin is. Maar in Nederland zijn de meeste mannetjes niet zwart maar bruin en soms moeilijk van vrouwtjes te onderscheiden. Deze soort wordt vooral aangetroffen in halfopen loof- en gemengde bossen met een gevarieerde structuur. Het meest in het oosten van Nederland. De broedt begint eind april en loopt tot en met juni. Heeft 1 legsel per jaar met meestal 6-7 eieren. Ze broeden vaak in nestkasten, maar ook wel in boomholten. e broedduur is 12-17 dagen. Na 16 dagen vliegen de jongen uit. Dan blijven de vogels met elkaar nog zo'n 8 dagen in de omgeving van het nest, om daarna de broedplaats meestal te verlaten.
Bonte vliegenvanger mannetjes hebben regelmatig twee vrouwtjes. Ze krijgen dit voor elkaar door nadat ze gepaard zijn geraakt, vaak enkele honderden meters verderop weer te gaan zingen om een tweede vrouw aan te trekken. Voor deze zogenaamde ‘bijvrouwtjes’ is dit nadelig, want die krijgen zo’n 20% minder uitgevlogen jongen dan de eerste vrouwtjes. Dit fenomeen staat bekend als polygynie en is afkomstig van de Griekse woorden poly (= veel) en gune (= vrouwen). De Nederlandse term luidt veelwijverij. Insecten zoals vliegen, muggen, vlinders en libellen, maar ook oorwurmen en sprinkhanen staan op de menukaart van de Bonte vliegenvanger. Vanaf een zitpost maken bonte vliegenvangers korte vluchten achter vliegende insecten aan, en vangen deze in volle vlucht.
Door klimaatsverandering is het uitlopen van de bomen de afgelopen 20 jaar in Nederland met zo’n 15 dagen vervroegd (behalve dit jaar). De rupsen piekdatum, die sterk gecorreleerd is met deze uitloop, heeft een vergelijkbare vervroeging laten zien. Soorten als Bonte vliegenvanger hebben zich hier deels weten aan aan te passen. Als uitgesproken insecteneter kan je enkel (veel) jongen grootbrengen wanneer de ‘jongentijd’ samenvalt met de drie tot vier weken durende rupsenpiek rond eind mei, begin juni. Vervroegt die piek, dan moet ook de broedperiode vervroegen en dus ook het moment waarop een soort terugkeert van de Afrikaanse wintergronden.
Bonte vliegenvangers zijn de laatste 20 jaar weliswaar acht dagen eerder gaan broeden maar de rupsenpiek schoof in diezelfde periode met 16 dagen naar voor in het seizoen. Ze lijken dus maar in beperkte mate die vervroegde rupsenpiek bij te benen. Gevolg: problemen, want door het niet samenvallen van de rupsenpiek en het moment waarop de jongen in het nest zitten - en dus een grote voedselbehoefte hebben, moeten bonte vliegenvangers hun jongen grootbrengen onder minder gunstige omstandigheden dan in het verleden.
Nederlandse bonte vliegenvangers trekken in zuidelijke tot zuidwestelijke richting weg. Daarbij doorkruisen ze Frankrijk en het Iberisch Schiereiland. Ze trekken 's nachts. Maar er wordt ook overdag gevlogen als ze dwars door de Sahara vliegen in 40-60 uur, naar tropisch West-Afrika, hun overwinteringsgebied. Deze najaarstrek vindt plaats vanaf eind juli tot half oktober. In die periode trekken ook Scandinavische vogels door Nederland. De voorjaarstrek weer onze kant op vindt plaats vanaf half april tot begin juni.