Su sentido del olfato es muy utilizado durante la época de reproducción. El período de gestación tiene una duración de cinco meses y dan a luz de una a dos crías totalmente ciegas de apenas 140 gr de peso. Nacen con un color rosado y conforme crecen van adquiriendo su particular coloración. La vida promedio de un panda es de doce a veinte años. Cada veinticinco años de vida de un oso panda representa cien años de vida humana.

Cría de panda de aproximadamente una semana de edad en una incubadora del CIR Chengdu.

Los pandas alcanzan su madurez sexual entre los cuatro y los siete años de edad.

La época de reproducción se desarrolla durante la primavera (de mediados marzo a mediados de mayo). Durante esta época de dos a cinco machos pueden competir por una hembra fértil. Cuando un macho se destaca sobre el resto obtiene el derecho a copular con la hembra. El tiempo de cópula es corto y va de los treinta segundos a los cinco minutos, pero el macho puede montar a la hembra varias veces para asegurar el éxito de la fecundación. Suelen ser ruidosas, acompañadas por gemidos y alaridos.

La gestación del embrión (que puede pesar entre 90 y 130 g, lo que representa 1/900 parte del peso de la madre) dura, en promedio, 135 días. Normalmente nacen una o dos crías, si se diera el segundo caso, la madre optará por continuar la crianza de sólo una de ellas (la que note con mayores probabilidades de sobrevivir). La cría rechazada es abandonada y muere. Este comportamiento, observado en varias especies, se da cuando le es imposible a la madre cuidar de varias crías, por lo que elige a la más apta (aún no se conoce cómo realiza la madre esta selección, pero está siendo estudiado por los científicos).

Al nacer la cría es ciega y su piel tiene una coloración rosada (producto de una reacción química entre la piel del recién nacido y la saliva de su madre), un mes después del nacimiento el panda adquirirá su tradicional pigmentación.

La madre amamantará a su cría entre seis y catorce veces por día por un lapso de treinta minutos cada vez. Solamente por tres o cuatro horas abandonará a su cría para procurarse alimento, durante este tiempo la cría queda indefensa. Aunque la cría de panda sea capaz de ingerir pequeñas cantidades de bambú desde los seis meses el destete se produce al año de vida.

Por otra parte la cría comienza a andar (torpemente) a partir de los setenta y cinco días, desde entonces la madre lo estimulará jugando y luchando con ella.

La cría vivirá con su madre (ya que el padre no toma parte de la crianza) hasta los dos años de vida. El intervalo entre una camada de crías y otra puede durar más de dos años.

En cautiverio la cría de pandas se vuelve muy dificultosa: solamente el 10 % logra aparearse naturalmente y apenas el 30% de las hembras quedan preñadas. Además el 60 % de los pandas cautivos pierde totalmente su deseo sexual. Algunos científicos (sobre todo en China y Tailandia) intentan reducir este problema a partir de vídeos de pandas copulando. Los científicos no creen que aprenden comportamientos copulativos, sino, que los sonidos asociados estimulan a los pandas que los escuchan.

La expectativa de vida de un panda es de unos doce años. En 2005, Basi, una panda hembra china, cumplió veinticinco años de edad, ese mismo año el panda criado en cautiverio más viejo del mundo, una hembra llamada Meimei, murió a los treinta y seis, en el jardín zoológico de la ciudad de Guilin.