Las pandas se reproducen mediante el apareamiento en un procedimiento que es similar a otros mamíferos; la temporada de apareamiento se produce entre marzo y mayo, cuando la hembra tiene un período de estros de dos o tres días. En ese momento, el macho monta a la panda hembra, copulando durante un período de tiempo entre 30 segundos y cinco minutos. La gestación dura entre 95 y 160 días.
Si la madre da a luz gemelos, generalmente solo uno sobrevive en la naturaleza. La madre selecciona al cachorro más fuerte y deja morir al más débil. Debido a que las madres no almacenan grasa, no tienen la capacidad de producir suficiente leche para dos cachorros, y el padre no participa en la crianza del cachorro.
Mientras que los pandas son blancos y negros cuando son adultos, los cachorros nacen de color rosa, no pueden ver y no tienen dientes. Su peso promedio al nacer oscila entre 3 y 4 onzas. Durante las próximas dos semanas, la piel del cachorro se vuelve gris en aquellos puntos del cuerpo donde crece el pelaje negro. Los cachorros de panda gigante se quedan con sus madres durante los primeros 18 a 24 meses de vida.
Los pandas en cautiverio tienen dificultades para completar el proceso de apareamiento, ya que el ambiente parece eliminar su deseo de aparearse. Algunos investigadores han intentado dar Viagra a los machos y mostrarles películas de pandas apareados para aumentar su motivación.