Ponieważ megalodony są wyginęte, nie ma bezpośrednich obserwacji ani dowodów kopalnych na ich zachowanie rozrodcze. Naukowcy wnioskują o ich rozmnażaniu, badając nowoczesne rekiny. Megalodony były ogromne, prawdopodobnie osiągając dojrzałość płciową przy dużych rozmiarach. Mogły angażować się w zachowania towarzyskie, takie jak specyficzne wzorce pływania czy demonstracje.
Podobnie jak nowoczesne rekiny, prawdopodobnie rozmnażały się przez zapłodnienie wewnętrzne, z samcami używającymi chwytów (klasperów) do przekazywania nasienia do samic. Po zapłodnieniu samice prawdopodobnie nosiły zarodki wewnętrznie i rodziły żywe młode. Wielkość miotu i długość ciąży są nieznane, a nie ma dowodów na rozległą opiekę rodzicielską; młode byłyby niezależne od urodzenia.