在自然条件下，一冬龄的罗氏沼虾达性成熟。在人工养殖条件下达到性成熟的最小个体，雌体长7厘米，体重12克左右;雄体长10厘米，体重25克左右。性成熟的雄虾第二步足特别发达，粗而长，呈蔚蓝色。生殖孔开口于第五步足基部，性成熟的雌虾第二步足较小，呈浅蓝色，腹部较发达，侧甲延伸形成抱卵腔，用以附着卵。生殖孔开口在第三步足基部。性腺位于头胸甲的背部，性成熟时，通过透明的头胸甲背面近胃区可以见到橙黄色的卵巢和乳白色的精巢。雌虾在产卵前要脱一次壳，称生殖脱壳。脱壳前活动减弱，对阳光反应迟钝，摄食明显减少。雌虾脱壳后几小时开始交配，此时，雄虾主动接近雌虾，并守护在雌虾旁边，不让其它虾靠近，雌虾行动迟缓，不久就开始产前脱壳，脱壳后，雄虾兴奋地举头竖身，不停地摆动触须，并伸出强有力的大螯，呈抱雌虾状态，并连续跳动，几分钟后，便将雌虾抱住，并把雌虾抱举起反转位置，胸腹部紧紧相贴，游泳足不断地拍击，很快就完成了交配过程。射出的精液成块状附着于雌虾胸腹部的附肢之间，由一层薄的胶状物包住。雌虾在交配后数小时开始产卵，多在夜间进行。产卵时对光线反应迟钝，时而将背部隆起，腹部呈屈伸动作，并在水中上下翻动，忽而卷曲身体，忽而伸直腹部微微向前游动，产卵过程一般持续4～5小时。产出的卵粘在携精块的刚毛上，此时精荚散放出精子，精卵结合完成受精过程，腹部侧甲延伸形成抱卵腔，用于保护受精卵，未受精卵在1～3天内自行脱落。 罗氏沼虾的卵为中黄卵，充满着卵黄，随着胚胎发育，卵径由0.5～0.6毫米增加到0.6～0.7毫米;卵色由橙黄色依次变为淡黄、淡灰，最后变为瓦灰色。 罗氏沼虾属一年产卵多次的一次性产卵类型，两次产卵间隔为30～40天。怀卵量随个体大小、营养水平而异，由几千到数万粒不等。