На процессы размножения, а также процессы жизнедеятельности тихоходок основное влияние оказывают условия обитания. В основном их жизненный цикл связан с минимумом действий, поэтому их процесс размножения возможен при достаточно благоприятных условиях. В результате создавшихся условий обитания, тихоходки могут размножаться, как бесполым путем, так и половым путем, который обеспечивают самцы. Половое размножение характерно для двудомных разновидностей, которые имеют особей, как женского, так и мужского пола. В основном, такие разновидности имеют широкое распространение в морской среде, где они и размножаются.

Несмотря на то, что наличие и характер половых органов тихоходок зависит от их видовой принадлежности, специалисты выявили у них половые органы, характерные, как для самок, так и для самцов.

У самцов:

Имеется пара семявыводящих протоков.
Имеются внутренние семенные “емкости”.
У самок и гермафродитов:

Имеется пара яйцеводов.
Имеются семенные сосуды.
Имеется внутренняя сперматека.
Эти крошечные организмы практикуют, как прямое, так и косвенное оплодотворение, хотя это касается лишь некоторые классы. В процессе прямого оплодотворения, самец оставляет свою сперму непосредственно в семенных сосудах самки, после чего сперма транспортируется к месту оплодотворения.

Непрямое оплодотворение характеризуется тем, что самец откладывает сперму в кутикулу самки, которая начала процесс линьки. В процессе сбрасывания кутикулы и происходит оплодотворение яиц, после чего начинается процесс их развития. Самка линяет, сбрасывая кутикулу, а также другие части тела, в том числе и когти.В зависимости от видовой принадлежности, яйца могут оплодотворяться внутренне, снаружи или они выпускаются наружу, после чего происходит их развитие без процесса оплодотворения.

У некоторых разновидностей практикуется процесс родительского ухода за яйцами. Этот процесс связан с тем, что яйца находятся всегда при самке, прикрепленными к хвостовой части. По крайней мере, до процесса появления на свет потомства, яйца находятся в относительной безопасности.