Die Dunkelbraune Waldrandeule kommt in allen heimischen Naturräumen vor, allerdings mit unterschiedlicher Dichte. Vor allem in der Nähe von mäßig trockenen bis feuchten Standorten in Laub- und Mischwäldern sowie Gebüschgesellschaften ist die Art zu finden. Die Flugzeit ist relativ kurz, beginnt meist in der zweiten Augusthälfte und dauert bis Oktober. Die Falter sind rein nachtaktiv. Sie fliegen nur vereinzelt künstliche Lichtquellen an, besuchen aber gerne Köder.

Die Raupen besitzen ein unscheinbares Aussehen. Abgesehen von einer undeutlichen Rückenlinie, haben sie nur dunkle Marmorierungen auf der grünlichen Grundfarbe. Sie leben im Frühling versteckt an verschiedenen krautigen Pflanzen, Stauden, Zwergsträuchern oder jungen Laubgehölzen und fressen vorwiegend nachts. Die Verpuppung erfolgt in einem Erdkokon.