南美白对虾在池塘养殖条件下卵巢不易成熟，但在自然海区中，头胸甲长度达至40毫米左右时，便有怀卵的个体出现，一般要12个月以上。南美白对虾的繁殖周期较长，怀卵亲虾在主要分布区周年可见，不同分布区亲体的繁殖期也不一致。厄瓜多尔北部沿岸的繁殖期为4～9月，而秘鲁中部沿海一带，繁殖高峰期为每年的12月至次年的4月。 

南美白对虾雌虾不具纳精囊，属于开放性纳精囊类型，其人工繁殖是已知对虾属中难度最大的品种之一。开放型的繁殖顺序为：蜕皮（雌体）→成熟→交配（受精）→产卵→孵化。而中国对虾等属于封闭型纳精囊类型，其繁殖顺序为：蜕皮（雌体）→交配→成熟→产卵→叶孵化。 

南美白对虾多在产卵前的两到十几小时的日落时分交配。交配时，雄虾靠近雌虾，在雌虾下方同步游动，然后转身向上，头尾一致与雌虾腹部相对，抱住雌虾，将精荚粘贴到雌虾的第3～5步足位置上。若交配不成功，雄体立即转身，重复上述动作。雄虾也可能追逐卵巢未成熟的雌虾，但只有成熟的雌虾才会接受交配行为。 

新鲜的精荚在海水中黏性较强，交配时很容易粘贴到雌体身上。在养殖条件下自然交配的几率较低，其原因可能是养殖密度太大，性成熟难以完全成熟。 

南美白对虾的成熟卵巢为红色，呈簇状分布于头胸部。其头叶蓊眵大、弯指状，后叶至心脏向前，紧贴胃壁向前侧方向延伸；腹部的卵巢较小，宽带状。体长14厘米左右的对虾怀卵量为10～15万粒，卵巢产空后可再次成熟。两次产卵间隔为2～3天，连续可产十几次。连续产3～4次卵要蜕皮1次。 

亲虾产卵多在21:00～3:00时进行，1～2分钟即可产空。雄虾的精荚可反复形成，精荚排出到新精荚形成一般需要20天。摘除雄虾单侧眼柄可加速精荚的发育。 

南美白对虾受精卵的直径约0.28毫米。在水温28～31℃、盐度29‰条件下，从受精开始到孵化为止只需12小时。刚孵出的幼虾称第Ⅰ期无节幼虾，经6次蜕皮后成为第1期蚤状幼虾。溞状幼虾蜕皮3次后进入糠虾期，再经3次蜕皮而变态成仔虾。上述变态过程需要经历12次蜕皮，历时约12天。