Пухляком названа за манеру сильно распушать оперение в холодную погоду. Некрупная, большеголовая, довольно длиннохвостая синица, длина 12-14 см, масса 9-14 г, размах крыльев 16-22 см. Верх однотонный, серовато-бурый, часто с широкими светлыми каймами на маховых перьях, низ белесый, щеки белые, есть небольшое темное горловое пятно. Шапочка черная (поэтому название “буроголовая гаичка” неудачно), простирается до передней части спины. Помимо обычных синичьих позывок характерно видоспецифичное “ци-джээ-джээ” или “ци-ци-гее”, с понижением на последнем, жужжащем и немного гнусавом слоге. Есть в репертуаре и бодрые булькающие трельки, песня — ноющие протяжные свисты “тью-тью-тью”. Ареал пухляка — бореального типа, он охватывает лесную зону Евразии от Британии и Франции до Чукотки, Камчатки, Сахалина, Курил, Японии и Манчжурии. Не гнездится на Кавказе, в Крыму, на Ближнем Востоке. На севере достигает лесотундр и даже южных тундр, на юге — степной зоны. Предпочитает леса таежного типа, часто селится в заболоченных лесных поймах. Начало гнездования приходится на апрель — май. Дупло пара выдалбливает и выщипывает себе сама, обычно в подгнившем стволе осины, березы, ольхи не выше 2 м от земли. На эту работу птицы тратят от 4 до 12 дней. Иногда пользуется естественными дуплами в лиственницах или селится в дуплах мелких дятлов. Дуплянки и синичники занимает крайне редко. В кладке обычно 6—8 яиц, 2 выводка в сезоне бывают только в виде исключения. Во второй половине лета взрослые птицы с выводками присоединяются к кочующим смешанным стайкам. Осенью происходит широкая дисперсия молодых птиц, к зиме они обычно оседают на участках, образуют пары, но часть птиц участвует в зимних кочевках, порой довольно протяженных. Оседлые птицы зимой держатся обычно парами. Во внегнездовой период в рационе большое место занимают семена хвойных деревьев, птицы устраивают множество мелких тайников, крупные кладовые с семенами встречаются редко. По сравнению с большаками и лазоревками, даже московками пухляк меньше тяготеет к антропогенным ландшафтам, реже появляется в населенных пунктах. Максимальный известный возраст — 9 лет. Обычный вид на большей части ареала, в тайге доминирует по численности над другими синицами.

Порой с пухляком объединяют отличающуюся охристым налетом на боках и более крупным горловым пятном джунгарскую гаичку (Р. songarus), обитающую на Тянь-Шане и в горах Китая. На большей части Европы, на юге Сибири и Дальнем Востоке пухляк обитает совместно с черноголовой, или болотной гаичкой (Р. palustris), в полевых условиях внешне почти неотличимой от него. Однако последняя предпочитает лиственные леса и хорошо отличается вокализацией (часто издает характерную ворчливую трельку “чи-ка-би-би”, отсутствующую у пухляка). В северной тайге и лесотундре с пухляком симпатрична сероголовая гаичка (Р. cinctus), отличающаяся от него более крупными размерами, бурой (а не серой) шапочкой и охристыми боками. В Северной Америке пухляка замещает близкий вид — черношапочная гаичка (Р. atricapillus), с которым его раньше объединяли. Известны единичные гибриды пухляка с черноголовой и сероголовой гаичками, и даже с московкой и хохлатой синицей.