Тело шмелей (длина до 35 мм) густо покрыто длинными пушистыми волосками, создающими надежный теплоизолирующий покров. У разных видов они образуют на теле чередующиеся красные, желтые, рыжие, серые, черные или белые перевязи.

Известно 250 видов шмелей, распространенных практически повсеместно, кроме Антарктиды, некоторых высокоарктических островов, зональных пустынь, Центральной и Южной Африки и Океании. Встречаются в Новой Зеландии и Австралии, куда они были успешно интродуцированы. Шмели обитают преимущественно в лесной и лесостепной зонах, а также в горно-лесном поясе, но способны жить и в высокогорьях Анд, Кавказа, Гималаев и Тибета, и в высокоарктических тундрах (82° с. ш.) на о. Элсмир в Канадской Арктике и на о. Гренландия. В европейской части России выше 74° с. ш. на северном острове Новой Земли встречаются 3 вида шмелей: полярный Bombus polaris Curtis, шмель северный В. hyperboreus Schonherr и шмель ледяной В. glacialis Sp. -Schneider.

Шмели имеют выраженные биологические и морфологические приспособления к экстремальным условиям среды, что позволяет им выжить в условиях арктических и альпийских тундр. Они способны самостоятельно вырабатывать тепло благодаря работе грудных мышц и поддерживать температуру своего тела на уровне +35…+45 °С что позволяет шмелям в короткий летний период на севере летать практически круглосуточно, даже при отрицательных температурах воздуха. При подготовке к зимовке в организме шмелей вырабатываются особые антифризы, позволяющие переносить замерзание. В условиях Арктики жизненный цикл шмелей приобрел ряд адаптивных изменений, в том числе уменьшение числа рабочих особей с нескольких сотен до 10-20 и сокращение периода развития семьи с 4-5 до 2 месяцев. Самки северного шмеля (В. hyperboreus) вообще стали вести паразитический образ жизни в гнездах других видов шмелей, не производя своих рабочих особей. Подобным образом ведут себя и шмели-кукушки из подрода Psithyrus, паразитирующие в гнездах шмелей в лесной и лесотундровой зонах. Как и другие жалящие перепончатокрылые, самки шмелей и шмелей-кукушек имеют на конце брюшка жало, соединенное с ядовитой железой и позволяющее им защищать себя и свое потомство от врагов.

Шмели — важнейшие компонент наземных экосистем, прежде всего как специализированные опылители энтомофильных растений из семейств бобовых и норичниковых, которые отличаются сложным строением цветков и с которыми у шмелей в процессе коэволюции возник ряд взаимных приспособительных черт. Они имеют сосущелижущий ротовой аппарат (хоботок) для сбора нектара и специальное приспособление для сбора пыльцы на задних ногах (так называемые корзинка и пятка). Шмели собирают нектар в медовый зобик, а пыльцу счищают с волосков на теле и переносят на ногах в виде плотных комочков — обножек. Личинок выкармливают медом и пыльцой, которые матки и рабочие особи собирают с различных цветковых растений, предпочитая яркие массово цветущие и обильно выделяющие нектар растения. Многие цветковые растения, особенно в тундре, не могут образовать семян без перекрестного опыления шмелями. Распространение таких видов растений и шмелей в тундрах тесно взаимосвязано, а различие в сроках их цветения — результат конкуренции энтомофильных растений за их опылителей, главным образом шмелей. Урожаи ягод, например брусники, черники и голубики, также зависят от активности и численности шмелей.

В средней полосе России шмели летают с конца марта до середины октября, причем одни виды появляются рано весной, а некоторые вылетают после зимовки лишь в начале лета. Весной и в начале лета встречаются только перезимовавшие самки-основательницы, или матки, отличающиеся от рабочих более крупными размерами и, соответственно, более низким звуком полета. После нескольких дней активного питания нектаром на раннецветущих растениях, позволяющего восстановить силы после зимовки и стимулирующего формирование яиц, матки приступают к поискам подходящих укрытий для устройства гнезда. Разные виды шмелей предпочитают, как правило, разные виды укрытий. Одни устраивают гнезда только под землей, преимущественно в пустых норах грызунов. Другие строят гнезда на поверхности земли среди травянистой растительности или в лесной подстилке, третьи селятся в дуплах деревьев или гнездах птиц, а нередко и на балконах домов. Семья шмелей развивается в гнезде за один весенне-летний период. Она состоит из матки-основательницы, нескольких десятков или сотен рабочих особей (неспособных к оплодотворению самок) и появляющихся в конце развития семьи молодых самцов и самок (маток).

Итак, жизнь шмелиной семьи начинается весной. Выбрав укрытие, матка в одиночку основывает в нем гнездо, выстилая его растительными и другими утепляющими материалами, запасает для будущих личинок корм, строит первые восковые ячейки и откладывает в них яйца, обогревает их и выкармливает вылупившихся из них личинок, из которых после окукливания развиваются первые рабочие особи. Матка запасает необходимое на первое время количество меда в специальном восковом «медовом горшке». В отличие от медоносных пчел, матки большинства видов шмелей откладывают первые яйца в количестве 10-20 вместе в одну так называемую коммунальную ячейку на медопыльцевое тесто, и личинки развиваются совместно. Лишь у некоторых видов они отделены восковыми стенками или временными стенками из пыльцы. Перед окукливанием личинка плетет вокруг себя паутинный кокон, все куколки располагаются в отдельных коконах, покрытых сверху остатками воска. Первые рабочие участвуют в дальнейшем строительстве гнезда, заготовке корма, обогреве и вентиляции сот и выкармливании новых рабочих, а затем маток и самцов. Рабочие многих видов шмелей кормят личинок медо-пыльцевым тестом, вскрывая восковые стенки ячеек, а у некоторых видов для этой цели служат пристраиваемые к личиночникам специальные восковые «карманы». В конце лета молодые матки вылетают из гнезд, спариваются с самцами и затем укрываются для зимовки в дупла, норы, почву или лесную подстилку, а рабочие и самцы погибают.

Численность многих видов шмелей в последние годы непрерывно сокращается вследствие застройки лугов, полян, пустырей и лесов, весенних палов, ухудшения кормовых условий из-за частого сенокошения на газонах, сокращения разнообразия и количества энтомофильных видов растений, химического загрязнения почвы и растительности и т. д. При этом особенно уязвимыми оказываются наземно гнездящиеся шмели. Лишь немногие виды шмелей, такие как, например, шмель полевой Bombus pascuorum (Scopoli), городской В. hypnorum L. и дубравный В. lucorum L., способны адаптироваться к антропогенным условиям и заселять городские скверы и парки. Другие же виды нуждаются в срочных мерах охраны их естественных местообитаний, поэтому эти виды включены в списки особо охраняемых видов животных в Красных книгах Российской Федерации и ее регионов. Так, из 37 видов шмелей и шмелей-кукушек, встречающихся в Московской области, 14 видов включены в Красную книгу Московской области, в частности шмель плодовый В. pomorum (Panzer). Один вид, а именно шмель степной В. fragrans (Pall.), считается на территории области вымершим.

Небольшой, яркоокрашенный шмель лапландский Bombus lapponicus (Tabricius) и более крупный шмель балтийский В. balteatus Dahlbom широко распространены в тундровой зоне от Скандинавии до Чукотки и Камчатки, а также в альпийском поясе ряда горных систем Евразии. Эти шмели активны с конца мая до начала сентября. В тундрах они распространены неравномерно, предпочитая хорошо прогреваемые склоны гор и речных долин с разнотравьем. Здесь после стаивания снега самки-основательницы находят пустующие гнезда грызунов, например норы леммингов, или растительную ветошь, из которой самостоятельно строят куполообразные гнезда в основании осоково-моховых кочек. Они могут гнездиться и в пустотах стен домов.

Шмель лапландский (Bombus lapponicus)

За короткий летний период у лапландских шмелей успевает развиться лишь небольшая семья. Основав гнездо, матка В. lapponicus выращивает из отложенных в восковую ячейку яиц 10-12 рабочих особей, которые затем помогают ей инкубировать и выкармливать иногда еще один выводок рабочих и вслед за ним новое репродуктивное поколение (самцов и молодых маток). Временные запасы меда и пыльцы хранятся в специальных восковых ячейках или в пустых коконах. Шмели способны поддерживать в гнезде температуру на 10-30° С выше окружающей среды. После оплодотворения молодые самки находят места для зимовки, а остальное население гнезда гибнет.

Шмель земляной (Bombus terrestris)

Гнездящийся, как следует из названия, в основном подземно, почти повсеместно распространен в лесной и лесостепной зоне Европы. В последние годы в России его ареал заметно расширяется благодаря широкому использованию шмеля земляного для опыления различных сельскохозяйственных культур, прежде всего томатов, перцев, баклажанов, земляники и перекрестноопыляемых огурцов в тепличных хозяйствах. Это стало возможным после разработки в конце XX века технологии промышленного разведения В. terrestris.

В теплицах семьи шмелей живут в специальных улейках в течение 1,5-2 месяцев. Семья у этого вида, как правило, большая и может иметь до 500 рабочих особей. Земляные шмели способны с помощью вибрации вызывать осыпание клейкой пыльцы томатов и переносить ее затем на другие цветки, что обеспечивает почти 100%-ную завязываемосгь плодов. С другой стороны, использование этого вида для опыления соцветий лугового клевера, имеющего глубокие цветки, оказалось малоэффективным, так как земляной шмель имеет очень короткий хоботок и, чтобы достать нектар, вынужден прогрызать цветок клевера сбоку, минуя пыльники. За это его прозвали «шмелем-оператором».

Шмель-кукушка каменный (Bombus (Psithyrus) rupestris (Fabricius))

Крупный контрастно окрашенный паразитический шмель. Его хозяевами являются каменный В. lapidarius (L.), лесной В. sylvarum (L.), полевой В. pascuorum (Scopoli) и луговой В. pratorum (L.) шмели, в гнездах которых шмель-кукушка выводит свое потомство. При вселении в гнездо самка шмеля-кукушки убивает матку-основательницу и ее личинок, а вышедшие ранее рабочие шмели продолжают приносить в гнездо мед и пыльцу, выращивая расплод, но теперь уже шмеля-кукушки. Все шмели-кукушки не имеют своих собственных рабочих. Они обладают очень прочными покровами и мощным жалом, позволяющим им справиться с хозяйкой гнезда, но не имеют приспособлений для сбора пыльцы.