A reprodução dos chimpanzés se dá desorganizadamente: existe a possibilidade de a fêmea copular com vários machos no mesmo dia. A reprodução não é o único objetivo da relação sexual, que é praticada, também, para estabelecer laços dentro do grupo.
Embora as fêmeas sejam sexualmente ativas durante todo o seu ciclo menstrual, durante o seu período de ovulação apenas os chimpanzés machos e dominantes podem, com elas, acasalar. A gestação dos chimpanzés dura de 202 a 260 dias, pode ocorrer em todas as épocas do ano e, comumente, gera de um a dois filhotes.
Na infância, os filhotes são cuidados e protegidos pelas mães durante todos os momentos, sendo, inclusive, carregados nas costas delas. Por volta dos quatro anos de idade ocorre o desmame. Se, por motivos diversos, a mãe morrer, os irmãos mais velhos serão responsáveis por proteger o filhote.
Aos 6 anos, os chimpanzés se tornam independentes, mas mantém proximidade com as suas mães até alcançarem a maturidade sexual, que ocorre por volta dos 15 anos, variando para machos e fêmeas. Ao atingir essa idade, se o chimpanzé se mantiver no mesmo grupo, o laço de união será levado para a vida toda.
A expectativa de vida desses animais é em torno de 50 anos quando na natureza. Já em cativeiros, existem registros de chimpanzés que chegaram muito próximos dos 60 anos de idade. Os machos não ajudam a cuidar da cria, mas brincam e podem proteger os filhotes de um grupo.