鲸鲨的繁殖方式为卵生，早在生物学家在20世纪中叶以前，对于鲸鲨是胎生或卵生都仅止于臆测。后来生物学家在1956年根据一颗墨西哥近海发现覆有鲸鲨胎仔的卵壳，而相信它们是卵生动物。到了1996年7月，台湾台东地区的渔民捕获一条雌鲨，随后在体内发现了300条幼鲨及卵壳，显示鲸鲨其实是一种卵胎生动物。鲸鲨会将卵留在身体内，直到幼鲨生长到40至60厘米后才释出体外，这显示出幼鲨并非全部同时出生。雌鲨会将精液保存下来，然后在一段长期时间中稳定的繁殖出幼鲨。生物学家认为鲸鲨会在30岁左右达到性成熟，它们的寿命可以达到70至100年。