In het eerste jaar vormt de plant een bladrozet dicht bij de grond. In het tweede jaar ontwikkelt zich een stevige, vertakte bloemstengel die een hoogte bereikt van 100 tot 250 cm. Van juni tot en met september verschijnen de karakteristieke eivormige bloemhoofden met honderden kleine lila tot lichtpaarse bloemen. Opvallend is dat de bloei meestal vanuit het midden van de bloemhoofdjes begint en zich vervolgens naar boven en beneden uitbreidt. De bloemen trekken veel bijen, hommels, vlinders en andere bestuivers aan.
Na de bloei blijven de zaadhoofden gedurende herfst en winter decoratief aanwezig. Ze vormen een belangrijke voedselbron voor vogels, vooral voor putters, die de zaden graag eten. Hierdoor levert grote kaardenbol ook buiten het groeiseizoen een belangrijke bijdrage aan de biodiversiteit.
De plant groeit het best op een zonnige standplaats in een goed doorlatende, matig voedselrijke bodem. Grote kaardenbol stelt weinig eisen aan de grond en groeit goed op zand-, leem- en kleigronden. De ideale bodem heeft een pH tussen 6,0 en 8,0. Eenmaal gevestigd kan de plant droge perioden goed verdragen.
Grote kaardenbol is volledig winterhard (USDA-zone 4–8) en verdraagt temperaturen tot ongeveer -34°C. Omdat het een tweejarige plant is, vormt hij in het eerste jaar alleen blad en bloeit hij pas in het tweede jaar. Na de zaadvorming sterft de plant af, maar door zelfuitzaai blijft zij vaak langdurig aanwezig op geschikte groeiplaatsen.
Vermeerderen gebeurt eenvoudig door zaad. Zaaien kan van maart tot en met mei of van augustus tot en met oktober direct op de plaats van bestemming. De zaden hebben licht nodig om te kiemen en worden daarom slechts oppervlakkig aangedrukt. Onder gunstige omstandigheden zaait de plant zichzelf rijkelijk uit.
