鯨鯊的繁殖方式爲卵生，早在生物學家在20世紀中葉以前，對於鯨鯊是胎生或卵生都僅止於臆測。後來生物學家在1956年根據一顆墨西哥近海發現覆有鯨鯊胎仔的卵殼，而相信它們是卵生動物。到了1996年7月，臺灣台東地區的漁民捕獲一條雌鯊，隨後在體內發現了300條幼鯊及卵殼，顯示鯨鯊其實是一種卵胎生動物。鯨鯊會將卵留在身體內，直到幼鯊生長到40至60釐米後才釋出體外，這顯示出幼鯊並非全部同時出生。雌鯊會將精液保存下來，然後在一段長期時間中穩定的繁殖出幼鯊。生物學家認爲鯨鯊會在30歲左右達到性成熟，它們的壽命可以達到70至100年。
