As cobaias procriam o ano inteiro. Durante o namoro, convém manter o casal isolado, para evitar brigas. A corte tem início com uma dança característica do macho, que gira em torno da fêmea, fazendo movimentos com a boca como se estivesse roendo com os incisivos. Se a fêmea estiver receptiva, repete os mesmos gestos orais e o acasalamento ocorre em seguida.

As fêmeas atingem a puberdade entre a quinta e a oitava semana de idade e os machos por volta da oitava semana de idade. A média situa-se entre 68 e 70 dias de idade. As fêmeas não devem ser acasaladas antes de alcançar 2 ou 3 meses de idade, quando deverão ter por volta de 400 gramas de massa corporal. Os machos não devem ser acasalados antes de atingirem 3 ou 4 meses, quando deverão ter por volta de 650 gramas de massa corporal. Aconselha-se a esperar até os 6 meses de idade para que ocorra a primeira cópula.

O controle endócrino da gestação é dividida em 3 períodos de 3 semanas cada período, aproximadamente. O ciclo estral dura de 15 a 17 dias O cio dura de 24 a 48 horas e a fêmea fica receptiva ao macho de 6 a 11 horas. A gestação dura de 59 a 72 dias com média de 63 a 68 dias. O tempo de gestação depende do número de filhotes; quanto menor o tempo de gestação, maior o número de filhotes. A fêmea grávida não deve ser manuseada nesse período, para evitar o aborto. As fêmeas costumam dobrar sua massa corporal durante a gravidez.

Os filhotes já podem ser apalpados a partir da quarta ou quinta semana de gravidez. A abertura de aproximadamente 15 milímetros e dilatação da vulva em cerca de 1 centímetro indicam parto em 48 horas. No momento do parto a abertura da sínfise púbica pode atingir até 22 milímetros. Caso o acasalamento da fêmea seja retardado em até 7 ou 8 meses a sínfise púbica separa-se com menor facilidade e os acúmulos de tecido adiposo (gordura) ocluem o canal pélvico (por onde passam os filhotes no momento do parto), o que pode resultar em partos distócicos e morte da fêmea.

Estes roedores não fazem ninhos. Nascem de 1 a 6 filhotes, sendo que a média é de 3 a 4 filhotes, que se revezam nas duas papilas mamárias da mãe até no máximo 3 semanas, quando seus dentes já estão crescidos e podem machucar a mãe. Em geral, quando 5 ou mais filhotes ficam retidos por mais de 72 dias, acabam morrendo.

A pseudogestação pode ocorrer e dura aproximadamente 17 dias. O cio pós-parto ocorre de 2 a 15 horas após o parto em aproximadamente 80 % das fêmeas e as chances de fecundação são de 60 a 80 %. Em caso de problemas durante o parto, uma cesáreana pode ser realizada por um Médico Veterinário sem maiores problemas.

As cobaias nascem com os olhos abertos e corpo coberto por pêlos. Possuem de 60 a 100 gramas de massa corporal. Recém-nascidos com menos de 60 gramas em geral morrem. Eles não sentem fome entre as 12 e 24 horas após nascidos. Seguem a mãe onde quer que ela vá. Filhotes abandonados antes do final da primeira semana de vida ou desmamados precocemente têm grandes chances de morrerem. A alimentação sólida pode começar entre os primeiros 5 dias de vida, de acordo com o tamanho que tiverem ao nascer. Os filhotes precisam de estímulos para defecar e urinar, o que é feito pela mãe, lambendo as regiões correspondentes. O desmame ocorre entre os 14 e 28 dias de idade, quando os filhotes deverão ter entre 150 e 200 gramas de massa corporal.

Os jovens podem ser pisoteados ou ter as orelhas mordidas, principalmente pelos machos quando estes são assustados e começam a correr para fugir do perigo. Por causa disso é sempre bom procurar deixar a fêmea e seus filhotes em local separado dos demais animais.

Filhotes abandonados podem ser adotados por outra fêmea. Em geral as cobaias são boas mães adotivas. Na ausência de uma mãe adotiva, pode-se fornecer ração peletizada misturada com leite. Em caso de filhotes órfãos por morte da fêmea no momento do parto, deve-se lembrar que eles não se alimentam entre as 12 e 24 horas após o parto. É preciso estimular, com um cotonete ou algodão umedecidos com água morna, os órgãos genitais, fazendo movimento de cima para baixo. O ânus deve ser estimulado com algodão (cotonetes são pouco eficientes) umedecido com água morna, realizando-se o mesmo movimento descrito anteriormente.

Como as cobaias são animais que se assustam facilmente, deve-se evitar incomodá-las enquanto estiverem amamentando. Quando o animal se assusta ou está com medo, seu organismo secreta adrenalina que inibe a ação da ocitocina, que é um hormônio responsável pela ejeção do leite. A ocitocina também está presente nas contrações da musculatura do útero, e por isso as cobaias não devem ser assustadas durante o trabalho de parto. Essa informação deve ser considerada para todas as espécies de mamíferos, mas em especial para as cobaias.