Sinh sản ở động vật thân mềm có thể hữu tính tùy thuộc vào loài. Tất cả các loài đều sinh trứng; ở hầu hết các loài, trứng được giải phóng khỏi cơ thể con cái trước khi thụ tinh. Hệ thống sinh sản của động vật thân mềm đơn giản nhất dựa vào hình thức thụ tinh bên ngoài này.
Có nhiều biến thể phức tạp hơn của quá trình thụ tinh. Một số loài nhuyễn thể có trứng của chúng được thụ tinh trong cơ thể con cái và những con non sống được sinh ra. Một số loài nhuyễn thể sống dựa vào thụ tinh bên trong cũng là loài lưỡng tính.
Tất cả các quả trứng, khi chúng được nở ra, có thể biến thành ấu trùng nhỏ, bơi tự do được gọi là veliger, hoặc con trưởng thành thu nhỏ. Trong quá trình sinh sản, hai tuyến sinh dục nằm cạnh lông và thải tinh trùng vào đó (một khoang nhỏ bao quanh tim), từ đó nephridia tách chúng ra và thải chúng vào khoang màng.
Có hơn 70.000 loài nhuyễn thể, và chúng được phân loại thành các lớp khác nhau. Các loài nhuyễn thể phổ biến hơn và lớp lớn nhất là động vật chân bụng. Chúng bao gồm sên, ốc, limpet, nháy mắt và whelks. Một lớp khác là hai mảnh vỏ, bao gồm trai, sò và sò điệp. Hàu có thể sản xuất tới 500 triệu quả trứng trong một năm. Hai mảnh vỏ là loài lưỡng tính hoặc có giới tính riêng biệt. Lớp lớn nhất là động vật chân đầu, thuộc về mực, bạch tuộc, mực nang và nautilus. Ngoài ra còn có các nhóm nhỏ hơn bao gồm vỏ ngà và chitons (nhuyễn thể hình bầu dục với các tấm có khớp nối).
