Όταν έρθει η ώρα της αναπαραγωγής, οι ενήλικες θαλάσσιες χελώνες μεταναστεύουν προς τις περιοχές ωοτοκίας.
Αφού αφήσει το νερό η θηλυκή θαλάσσια χελώνα αναβαίνει στην παραλία για να βρει ένα σημείο κατάλληλο για να κάνει τη φωλιά της. Εάν ενοχληθούν από φώτα ή θόρυβο στην παραλία μπορεί να γυρίσουν στο νερό χωρίς να γεννήσουν. Μόλις το θηλυκό έχει βρει μια θέση για να γεννήσει, φτιάχνει ένα λάκκο για το σώμα της διώχνοντας την επιφανειακή στεγνή άμμο με τα πτερύγιά της. Μετά χρησιμοποιώντας εναλλάξ κινήσεις των πίσω πτερυγίων της σκάβει μια τρύπα σε σχήμα φιάλης, τον αυγοθάλαμο. Όταν η χελώνα έχει τελειώσει το σκάψιμο, γεννά τα αυγά μέσα στον αυγοθάλαμο ένα-ένα ή δυο-δυο τη φορά.
Αφού τελειώσει την ωοτοκία, αρχίζει να σκεπάζει τον αυγοθάλαμο. Όταν αυτό ολοκληρωθεί, η χελώνα αρχίζει να συμπιέζει σταθερά τη χαλαρή άμμο πάνω από τα αυγά με τα πίσω πτερύγιά της. Στη συνέχεια, σκεπάζει τη θέση της φωλιάς πετώντας αρκετή άμμο με σαρωτικές κινήσεις των πρόσθιων πτερυγίων και επιστρέφει στη θάλασσα.
Γεννάνε γύρω στα 120 αυγά, που έχουν το σχήμα και το μέγεθος μπαλάκι του πινγκ-πονγκ. Αυτή η διαδικασία κρατάει περίπου μια ώρα . Αυτό μπορεί να επαναληφθεί και δεύτερη και τρίτη φορά κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού.
Τα αυγά εκκολάπτονται σε 7-10 εβδομάδες, ανάλογα με τη θερμοκρασία της άμμου. Καθώς τα χελωνάκια βγαίνουν από τα αυγά, αγωνίζονται για να αναρριχηθούν στην επιφάνεια. Επειδή το οξυγόνο είναι λίγο, μέχρι να βγούνε στην επιφάνεια χρειάζονται 2-4 ημέρες. Όταν φτάσουν στην επιφάνεια της άμμου κατά τη διάρκεια της ημέρας, σταματούν οποιαδήποτε κίνηση διότι οι υψηλές θερμοκρασίες τους ενοχλούν. Περιμένουν ακριβώς κάτω από την επιφάνεια μέχρι η άμμος δροσίσει τη νύχτα ή νωρίς το πρωί και τότε τρέχουν προς τη θάλασσα.
