Fjellvåk hekker i fjellet og ved nordlige myrer, men ses over store deler av landet i vinterhalvåret. Den kjennes igjen på den store, svarte bukflekken, den hvite halebasen og vanen med å ryttle over åpne marker på jakt etter smågnagere. Arten er en middels stor til stor rovfugl, 50–61 cm lang, med et vingespenn på om lag 120–150 cm og en vekt på 0,6–1,7 kg, der hunnen er tyngst. Den virker noe større og langvingere enn musvåken. Drakten er lyst gråbrun med et markert mønster: halen er hvit ved basen med et bredt, mørkt endebånd, buken har en stor mørk flekk, og vingen viser lyse felt ved håndsvingfjærenes base som gir tydelig kontrast sett nedenfra. Tarsene er fjærkledde helt ned til tærne, noe slektsnavnet lagopus, "harefot", viser til. Ropet er en utdratt, jamrende og noe klagende "piaaah" som minner om en kattelyd, nokså likt musvåkens, men ofte grovere; lyden høres mest på hekkeplassen og langt sjeldnere fra overvintrende fugler i lavlandet. Fjellvåken bygger et risreir på en klippehylle, i et fjellstup eller i et lavere tre, og hunnen legger som oftest 2–5 egg som ruges i om lag 30–32 døgn — kullstørrelsen styres sterkt av gnagertilgangen, der gode smågnagerår gir store kull og høy ungeproduksjon, mens dårlige år kan føre til at hekkingen uteblir helt. Føden består først og fremst av smågnagere, særlig markmus og lemen, og både hekkesuksess og antall overvintrende fugler svinger med gnagersyklusene; fuglen jakter gjerne ved å ryttle, det vil si stå stille i luften med raske vingeslag, over åpne marker før den slår ned på byttet. I Norge hekker arten på fjellet og i fjellnær skog, med en hekkebestand anslått til 4000–10 000 individer som varierer markant med smågnagerbestanden (Artsdatabanken 2021); den er en korttrekkfugl som forlater hekkeområdene i september–oktober og overvintrer i åpne jordbruks- og myrlandskap over det meste av landet.