Brunst og paring skjer i september/oktober. Både bukker og simler er kjønnsmodne når de er omkring 1,5 år, men bukkene får normalt ikke delta i paringen før de er mellom 3 og 5 år. Under brunsten konkurrerer bukkene om å skaffe seg et harem av simler. Når brunsttiden er på sitt mest intense bruker bukkene all tid på å forsvare haremet mot andre bukker – i tillegg til at de må jage inn simler som prøver å stikke av. Kamper mellom bukkene kan være harde, og det hender liv går tapt. Redusert fôropptak og høy aktivitet gjør at bukkene i løpet av brunsten ofte har stort vekttap.

I motsetning til andre hjortedyr har begge kjønn gevir hos villreinen. Kalvene får gevir allerede første leveåret. Bukkene feller geviret etter paringen, men simlene beholder det frem til kalvene fødes utpå våren. Dette er en tilpasning som sikrer hunnene bedre konkurranseevne og tilgang til de sparsomme matressursene vinter og vår.

Simlene trekker ofte høyt til fjells i forkant av kalvingen for å være mest mulig i fred for rovdyr. Tidspunktet for kalvinga varierer noe fra år til år og mellom områder, men er nokså synkronisert mellom simlene i en flokk. De fleste simlene i flokken vil normalt være ferdig i løpet av en ukes tid. Selve fødselen er over på 15-20 minutter, og etter en tilsvarende periode forsøker kalven å komme seg på føttene. Selv om det er variasjoner, kan det ta ytterligere et par dager før kalven er i stand til å følge moren fullt ut. Tvillingfødsler er meget sjelden.