A karvalybagoly a madarak osztályának a bagolyalakúak rendjéhez, a bagolyfélék családjához tartozó Surnia nem egyetlen faja.
A fajt Carl von Linné svéd természettudós írta le 1758-ban, a Strix nembe Strix Ulula néven.
Skandináviától Szibérián keresztül, Észak-Amerikáig fészkel. Természetes élőhelyei a tűlevelű erdők, erdős tundrák és a lomberdők. Kedveli a ritkás erdőket, de mezőkön is előfordul, ahol megfelelő figyelőhelyet tud találni.Állandó, nem vonuló faj.
Magyarországon alkalmi vendég, de inkább csak ritka kóborló, időszakonként viszont nagy számban jelenik meg.
Testhosszúsága 36-39 centiméter, szárnyfesztávolsága 74-81 centiméter, a testtömege pedig 210-380 gramm. A tojó nagyobb és testesebb, mint a hím. A feje teteje gyöngyös mintázatú, arcfoltja szürke, sötét kerettel. Háta sötétbarna, világos foltokkal. Mellén sötét, világos vízszintes mintázat váltakozik.
