Como la mayoría de los mamíferos, las ballenas macho tienen un pene y las hembras tienen una vagina; sin embargo, los machos mantienen sus genitales escondidos en una cavidad. Se aparean bajo el agua, acostados vientre con vientre, y pueden aparearse mientras están estacionados o nadando. Tanto machos como hembras se aparean con múltiples ballenas para aumentar las posibilidades de reproducción.
Las ballenas alcanzan la madurez sexual cuando tienen entre 8 y 10 años de edad, y las hembras dan a luz una vez cada pocos años. El tiempo exacto de gestación varía según la especie; mientras que los terneros de ballena jorobada toman 11 meses, los terneros de ballena pueden tomar hasta 15 años. Están listos para nadar desde el nacimiento y amamantan hasta que tienen 6 meses de edad. Antes de que la hembra esté lista para aparearse nuevamente, debe descansar durante otros seis meses después de que se desteta su cría. Sin embargo, más especies sociales de ballenas se alimentan durante largos períodos de tiempo. Los cachalotes amamantan hasta dos años. El destete completo puede llevar tiempo adicional.
Mientras que las ballenas son generalmente sociables y amistosas entre sí, las vainas pueden volverse muy tensas cuando los machos luchan por los afectos de una hembra. Sin embargo, rara vez se producen lesiones graves durante estas peleas. El sonido de sus llamadas cambia sutilmente, a menudo atrayendo la atención de otras ballenas macho que llegan para reproducirse y reducir las posibilidades de endogamia.
