El Tyrannosaurus rex, al igual que otros dinosaurios y sus parientes supervivientes de las aves, se reproducía sexualmente. La hembra colocó huevos fertilizados de los que nacerían los tiranosaurios recién nacidos.
Debido a que el registro fósil no proporciona muchas pistas sobre la reproducción de tiranosaurios o dinosaurios en general, gran parte de lo que los científicos saben sobre los hábitos de apareamiento de los dinosaurios se debe a la observación de animales modernos que podrían reproducirse de manera similar. El incómodo problema de ponerse en una posición para que el macho fertilice a la hembra en un animal tan grande como un Tyrannosaurus rex solo puede ser insinuado por el procedimiento de apareamiento de animales grandes de hoy en día, como jirafas y elefantes. Una vez en su lugar, el método más probable de reproducción sexual fue a través de la cloaca, un orificio también presente en las aves, que se habría utilizado para orinar, defecar y también para la fertilización. La transferencia de esperma del macho a la hembra puede tardar unos segundos, como es el caso de las aves.
Al poner huevos, las hembras de ambos pájaros y Tiranosaurios crecen un hueso medular. Este hueso tiene un contenido de calcio muy alto y se usa para hacer las cáscaras de los huevos en ambas especies. Este descubrimiento ha ayudado a los científicos a distinguir entre esqueletos de dinosaurios masculinos y femeninos.
Se sabe menos sobre la cantidad de huevos que se ponen y la presencia de cualquier adulto antes y después de la eclosión en la vida de un Tyrannosaurus rex. Existe evidencia confiable de que algunos saurópodos (Seismosaurus) pondrían de 20 a 30 huevos y los dejarían desatendidos. Esto podría producir una tasa de supervivencia de dos o tres crías. Otros, como el dinosaurio de pico de pato Maiasaura, eclosionan crías poco desarrolladas y las cuidan hasta que puedan caminar. Los tiranosaurios jóvenes probablemente podrían caminar y correr fuera de la cáscara, y como otros saurópodos, probablemente nacieron de grandes garras de huevos. Sin embargo, los científicos son inciertos.
