Da Megalodons ausgestorben sind, gibt es keine direkten Beobachtungen oder fossilen Belege für ihr Paarungsverhalten. Wissenschaftler schließen ihre Fortpflanzung durch das Studium moderner Haie ab. Megalodons waren enorm und erreichten wahrscheinlich die Geschlechtsreife in einer großen Größe. Sie könnten Balzverhalten wie bestimmte Schwimmmuster oder Schauspiele gezeigt haben.
Wie moderne Haie pflanzten sie sich wahrscheinlich durch innere Befruchtung fort, wobei Männchen Klappern verwendeten, um Spermien an Weibchen zu übertragen. Nach der Befruchtung trugen Weibchen wahrscheinlich Embryonen innerlich aus und gebaren lebende Junge. Wurfgröße und Tragzeit sind unbekannt, und es gibt keine Hinweise auf umfangreiche Elternfürsorge; die Jungen wären von Geburt an unabhängig gewesen.