لقد كشفت الدراسات العلمية أنه خلال عملية تكاثر نجوم البحر عادة ما يكون نجم البحر هو الجنس الآخر في نفس الوقت وذلك بسبب خنوثة الأعضاء التناسلية لكلا الجنسين في حيوان واحد ، ويتكاثر عدد قليل من نجوم البحر بشكل غير جنسي عن طريق تقسيم الجسم ، كما يقوم بعض نجوم البحر بحضن بيضهم وصغارهم ، وقد تطلق نجوم البحر في الماء ما يصل إلى 2.5 مليون بيضة في المرة الواحدة .
من الصعب التمييز بين نجوم البحر من الذكور والإناث لأنهم يبدون متطابقين ، وبينما تتكاثر العديد من الأنواع الحيوانية باستخدام طريقة واحدة فقط ، فنجد أن نجوم البحر تختلف قليلاً ، حيث يمكن لنجوم البحر التكاثر جنسياً ويفعلون ذلك عن طريق إطلاق الحيوانات المنوية والبيض في الماء حيث يقوم الحيوان المنوي بتخصيب البيض وينتج يرقات والتي تستقر في النهاية على قاع المحيط ، وتنمو إلى نجوم بحرية بالغة ، ويمكن لنجوم البحر أيضًا التكاثر اللاجنسي من خلال التجدد ، وهو ما يحدث عندما تفقد الحيوانات ذراعها .