筑巢、产卵及照顾下一代也是恐龙的生活内容之一。恐龙的巢一般是泥巢或沙上的凹坑。有些恐龙将巢聚集在生育区，而某些特殊的种类会年复一年地回到相同的筑巢地点繁殖。有些雌恐龙产完蛋后便一走了之，让卵自己孵化；而有些雌恐龙会留在巢边，以保护卵和刚孵出的小恐龙。
恐龙很有可能像大多数鸟类和爬行类动物一样，拥有一个单排口泄殖腔―――为粪、尿与生殖细胞共同排出的地方。如果是这样的话，我们可以推测，雌雄恐龙在交配时互相对准它们的泄殖腔，然后公恐龙的阴茎进入母恐龙的泄殖腔进行交配。不过，公恐龙也有可能没有阴茎，若是这样的话，它们就可能跟一些鸟类一样，通过喷出精液到母恐龙的泄殖腔，从而进行繁殖―――专家们将这种交配方式称为“泄殖腔亲吻”。
生物交配很难通过化石的形式保存下来。已知的相关化石记录包括一对4700万年前的龟类和一对3.2亿年前的鲨鱼，它们都是在交配时被迅速掩埋而变成化石的。很不幸，我们还没有发现任何一对死在浪漫拥抱时的恐龙化石。即使有些恐龙化石保存得极其完好，但生殖器官依旧无法识别。
为了搞清这些已灭绝动物的私密部位，科学家不得不从现存的与它们最亲缘关系最近的动物鸟类与鳄类入手。鸟类可以算是活的恐龙，它们于1.5亿年前从恐龙的一个分支中演化而来，并顽强存活至今。鳄类，一个包含了短吻鳄、长吻鳄和宽吻鳄的群体，是现存与恐龙和现代鸟类关系最密切的生物类群。鸟类和鳄类的共同特征也可能出现在恐龙身上。
